辐射超窄光束的太赫兹等离激元激光器
光学
2016-07-26 v2
摘要
等离激元激光器 (spasers) 产生相干表面等离激元极化激元 (SPPs)，并可在金属腔体中以亚波长尺寸实现，应用于纳米光学。等离激元腔体也用于太赫兹量子级联激光器 (QCLs)，这是目前最亮的太赫兹辐射固态源。spasers 长期面临的挑战是其与远场辐射的耦合较差。与可产生定向光束的传统激光器不同，spasers 由于其亚波长孔径而具有高度发散辐射方向图。在此，我们从理论和实验上展示了一种新的分布式反馈 (DFB) 实现技术，该技术不同于以往用于半导体激光器的任何 DFB 方案。所谓的天线反馈方案实现了等离激元激光器的单模运行，将共振 SPP 模式耦合到高度定向的远场辐射方向图中，并将周围介质中的混合 SPPs 整合到 DFB 激光器的运行中。实验上，无需与明确定义的有效折射率进行相位匹配的天线反馈方法被应用于太赫兹 QCLs，演示了光束发散角小至 4 x 4 度的单模太赫兹 QCLs，这是迄今为止报道的任何太赫兹 QCL 中最窄的光束。此外，与传统光子带边激光器中可忽略的辐射场（其周期性遵循有源介质内半波长的整数倍）相比，天线反馈首次打破了这一整数限制，并增强了激光模式的辐射场。天线反馈方案普遍适用于任何具有法布里 - 珀罗腔的等离激元激光器，无论其工作波长如何，并可推动等离激元激光器更接近实际应用。
引用
@article{arxiv.1604.04977,
title = {Terahertz plasmonic laser radiating in an ultra-narrow beam},
author = {Chongzhao Wu and Sudeep Khanal and John L. Reno and Sushil Kumar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1604.04977},
year = {2016}
}