一种基于金属纳米颗粒-石墨烯纳米盘-量子点混合系统的新型纳米 spaser

有源纳米等离子体近来催生了许多有前景的应用。其中之一是 spaser（受激辐射表面等离子体放大），已被证明能够产生相干且强化的选定表面等离子体模式场，这些场在纳米尺度上被强烈局域化。我们提出了一种新型纳米 spaser，由金属纳米颗粒-石墨烯纳米盘混合等离子体系统作为谐振腔，以及量子点级联堆叠作为增益介质构成。我们利用有效介质理论推导了脉冲激发诱导的等离子体场。基于密度矩阵方法并求解 Lindblad 量子主方程，我们获得了与相干放大等离子体场相关的 spaser 超快动力学。后者的强度受金属接触宽度和用于激发表面等离子体的激光脉冲持续时间显著影响。所提出的纳米 spaser 工作于中红外波段，该波段因广泛的生物医学、化学和电信应用而备受关注。