帶邊模式在波矢等于零或非零時為駐波模引起多模態(tài)納米激光產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果
從超級市場的付款臺的計數(shù)器到音樂會的燈光秀，激光無處不在，它們相比于白熾燈更為高效。但生產(chǎn)它們并不便宜。
西北大學(xué)（美國）的一項(xiàng)新的研究設(shè)計了一種更具成本效益的激光設(shè)計，它能夠輸出多色激光，并在基于芯片的激光器和小型化方面邁出了一大步。這些發(fā)現(xiàn)可以使得允許光纖中的加密、編碼、冗余和更快的信息流，以及實(shí)時的病變組織的多色醫(yī)學(xué)成像成為可能。
該研究于7月10日在NatureNanotechnology發(fā)表。“在我們的工作中，我們展示了可以在單個設(shè)備中實(shí)現(xiàn)對不同顏色的控制的多模式激光，”，資深作者Teri W. Odom，a Charles E.和西北大學(xué)位于魏恩貝格的藝術(shù)科學(xué)學(xué)院的化學(xué)教授Emma H. Morrison說到。“與傳統(tǒng)的激光器相比，我們的工作是前所未有的，因?yàn)樗姆€(wěn)定的多模態(tài)納米級激光發(fā)射和我們能夠?qū)す馐M(jìn)行細(xì)致和精細(xì)的控制。”
這項(xiàng)工作為基于結(jié)構(gòu)工程和操縱納米顆粒超晶格的光學(xué)帶結(jié)構(gòu)的多模式納米級激光器的設(shè)計和機(jī)制提供了新的見解。使用這項(xiàng)技術(shù)，研究人員可以通過簡單地改變其諧振腔結(jié)構(gòu)來控制光的顏色和強(qiáng)度。納米顆粒超晶格-集成在微尺度陣列中的金屬納米粒子的有限陣列-與液體增益集成一個平臺，該平臺可以僅僅依賴于晶格的幾何參數(shù)就可以以獲得強(qiáng)度可調(diào)諧的不同激光顏色。
這與現(xiàn)有的激光器形成對比，現(xiàn)有激光器在兩個鏡子之間反射光線，并通過大量的考慮和工程設(shè)計來優(yōu)化，以確保僅發(fā)出一種顏色或波長。目前在激光器行業(yè)中，多色激光輸出只能通過組合許多個單色激光器實(shí)現(xiàn)。這項(xiàng)新的工作提供了一種消除昂貴的制造工藝并直接在單個器件產(chǎn)生多個穩(wěn)定的激光峰值的策略。“在人類身上，如果我們只用一種顏色‘看’世界，我們對世界的感知將會是有限的，”奧多姆說到。“多種顏色對于我們同時接收和處理信息至關(guān)重要，同樣地，多色激光器在日常生活中也具有巨大的優(yōu)勢。”
在未來，奧多姆表示，她和她的團(tuán)隊有興趣通過同時覆蓋藍(lán)色、綠色和紅色波長來設(shè)計白色納米激光器。他們的方法應(yīng)該使得他們通過控制藍(lán)色、綠色和紅色通道的相對強(qiáng)度能夠改變“白色度”。此外，這項(xiàng)新研究為化學(xué)過程中的超靈敏感應(yīng)（可以同時監(jiān)測不同的分子）和多種顏色的原位細(xì)胞成像（不同的染料顏色將被不同的激光顏色和激發(fā)，不同的生物過程可以是相互關(guān)聯(lián)的）提供了可能性。
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