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SPASER技术的MIM波导放大器特性分析(英文)
  • ISSN号:1007-2276
  • 期刊名称:《红外与激光工程》
  • 时间:0
  • 分类:O23[理学—运筹学与控制论;理学—数学]
  • 作者机构:[1]广西师范大学电子工程学院,广西桂林541004, [2]广西师范大学数学与统计学院,广西桂林541004
  • 相关基金:国家自然科学基金(61361011); 广西自然科学基金(2015GXNSFBA139257); 广西师范大学重点项目(2015ED03); 广西自动检测技术与仪器重点实验室(YQ16206)
中文摘要:

SPASER是所报道的最小的、第一个在可见光或更宽的波长范围内工作的纳米级的有源器件。采用双稳态方法,将SPASER技术引入到改进的MIM波导结构实现表面等离子波放大器的设计,理论上采用SPASER的激光理论的Bloch方程推导得出:泵浦速率小于阈值时,增益介质反转粒子数保持为0,在泵浦速率大于阈值时,反转粒子数随泵浦速率线性增长;系统的几何特性完全由本征模式函数描述,在给定本征模式下,其性质完全取决于材料参数;选择合适的材料参数,可以使各状态的驰豫特征时间都在亚皮秒量级。模型计算结果表明:改进结构不会改变SPPs的强局域化特性;器件解决了SPASER内反馈造成的表面等离子净增益消除的难题。研究成果可应用到生物传感、波谱检测、显微成像、超快通信等领域。

英文摘要:

At present, SPASER(Surface Plasmon Amplification by Stimulated Emission of Radiation) is the smallest nanoscale active device, which is the first to function under visible light. In this paper, the MIM(metal-insulator-metal) waveguide structure of a double steady state was designed, which introduces the SPASER technology, namely, the surface plasmon wave amplifier. The amplifier was obtained by deriving from the Bloch equation using the SPASER laser theory. When the pumping rate was less than the threshold value, the number of the gain medium inversion particles remained 0. Otherwise, the number of the inversion particle grew linearly. The geometrical characteristics of the system could be completely described by the eigenmode function. On the central eigenmode, the system property entirely depended on the material parameters. Choosing the appropriate material parameters could make each state of the relaxation characteristic time remain at the level of the picosecond magnitude. The calculated results of the model show that the improved structure does not change the strong localized characteristics of the SPPs(Surface Plasmon Polaritons). The device solves the limitation on the surface plasmon net profit elimination caused by SPASER internal feedback.

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期刊信息
  • 《红外与激光工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国航天科工集团
  • 主办单位:天津津航技术物理研究所
  • 主编:张锋
  • 地址:天津市空港经济区中环西路58号
  • 邮编:300308
  • 邮箱:irla@csoe.org.cn
  • 电话:022-58168883 /4/5
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-2276
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1261/TN
  • 邮发代号:6-133
  • 获奖情况:
  • 1996年获航天系统第五次科技期刊评比三等奖,1998年获航天系统第六次科技期刊评比二等奖,1997-2001年在天津市科技期刊评估中被评为一级期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17466