Sichtbar-leichter plasmonischer Nano-laservisier für pistole verwendet dunkle Gittermodi

Forscher der Aalto University (Espoo, Finnland) sind die ersten, die einen plasmonischen Nanolaser entwickeln, der bei sichtbaren Lichtfrequenzen arbeitet und sogenannte dunkle Gittermodi einsetzt.1 Die Lebensdauern von Licht, das in Nanolaser-Abmessungen eingefangen wird, sind so kurz, dass die Lichtwelle Zeit hat Zu wackeln auf und ab nur ein paar zehn oder hundert Mal. Die Ergebnisse öffnen neue Perspektiven für auf dem Chip befindliche kohärente Lichtquellen wie Laser, die extrem klein und ultraschnell sind.

Der Laserbetrieb bei dieser Arbeit basiert auf Silbernanopartikeln, die in einem periodischen Array angeordnet sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lasern, bei denen die Rückkopplung des Lasersignals durch normale Spiegel erfolgt, verwendet dieser Nanolaser eine Strahlungskopplung zwischen Silbernanopartikeln. Diese 100 nm großen Partikel wirken wie kleine Antennen. Um ein Laserlicht hoher Intensität zu erzeugen, wurde der Abstand zwischen den Teilchen an die Laserwellenlänge angepasst, so dass alle Teilchen des Arrays einheitlich abstrahlen.

Eine große Herausforderung bei der Erzielung von laserpointer shop auf diese Weise war, dass Licht nicht lange genug in so kleinen Dimensionen existieren, um hilfreich zu sein. Die Forscher fanden einen klugen Weg um dieses potentielle Problem: Sie produzierten Laser in dunklen Modi.

Ein Dunkelmodus kann intuitiv durch die Betrachtung regulärer Antennen verstanden werden: Eine einzelne Antenne strahlt, wenn sie durch einen Strom gesteuert wird, stark aus, während zwei Antennen, wenn sie durch entgegengesetzte Ströme angetrieben werden und sehr dicht beieinander liegen, sehr wenig ausstrahlen, Erklärt Professor Päivi Törmä. “Ein Dunkelmodus in einem Nanopartikel-Array induziert ähnliche Ströme der entgegengesetzten Phase in jedem Nanopartikel, aber jetzt mit sichtbaren Lichtfrequenzen”, fährt sie fort.

“Dunkel-Modi sind attraktiv für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch, aber ohne Tricks wäre das Dunkel-Modus-Lasern ziemlich nutzlos, weil das Licht im Wesentlichen im Nanopartikel-Array gefangen ist und nicht verlassen werden kann”, ergänzt der Wissenschaftler Tommi Hakala.

“Durch die geringe Größe des Arrays fanden wir einen Fluchtweg für das Licht. An den Rändern des Arrays fangen die Nanopartikel an, sich immer mehr wie normale Antennen zu verhalten, die in die äußere Welt strahlen”, so Ph.D . Schüler Heikki Rekola.