[发明专利]一种低阈值表面等离子体纳米激光器

权利要求书

1.一种低阈值表面等离子体纳米激光器，其特征在于，包括：增益介质纳米线(1)、第一SiO₂层(2)、石墨烯纳米带(3)、第二SiO₂层(4)、金属纳米线(5)以及空气槽(6)，其中：

石墨烯纳米带(3)包裹在金属纳米线(5)上；第一SiO₂层(2)、空气槽(6)、第二SiO₂层(4)均设置在石墨烯纳米带(3)上方，且第一SiO₂层(2)和第二SiO₂层(4)对称设置在空气槽(6)的两侧；增益介质纳米线(1)设置在第一SiO₂层(2)和第二SiO₂层(4)的上方，空气槽(6)将增益介质纳米线(1)和石墨烯纳米带(3)间隔开；空气槽(6)与两侧的第一SiO₂层(2)、第二SiO₂层(4)的连接处形成两条棱，增益介质纳米线(1)通过这两条棱分别与第一SiO₂层(2)、第二SiO₂层(4)相连；

增益介质纳米线(1)的材料为硫化镉、氧化锌、氮化镓、砷化镓、硒化镉、卤化铅钙钛矿中的任意一种；

第一SiO₂层(2)、石墨烯纳米带(3)、第二SiO₂层(4)构成基底层，用于支撑并隔离增益介质纳米线(1)和金属纳米线(5)；

增益介质纳米线(1)和石墨烯纳米带(3)以及金属纳米线(5)的表面等离子体激元发生耦合，在空气槽(6)内形成深亚波长约束的杂化等离子体激元振荡光场。

2.根据权利要求1所述的低阈值表面等离子体纳米激光器，其特征在于，增益介质纳米线(1)的结构为：通过元素掺杂形成的量子阱结构、超晶格结构或有机-无机杂化钙钛矿结构。

3.根据权利要求1所述的低阈值表面等离子体纳米激光器，其特征在于，增益介质纳米线(1)的腔体结构为环形或柱形；增益介质纳米线(1)的横截面形状为三角形、正方形、圆形、六边形、五边形、椭圆、梯形中任意一种。

4.根据权利要求1所述的低阈值表面等离子体纳米激光器，其特征在于，金属纳米线(5)的材料为金、银、铝、铜、钛、镍、铬中任意一种或几种的合金。

5.根据权利要求1所述的低阈值表面等离子体纳米激光器，其特征在于，增益介质纳米线(1)的半径和金属纳米线(5)的半径比值在0.89到1.33之间。

6.根据权利要求1所述的低阈值表面等离子体纳米激光器，其特征在于，空气槽(6)的宽度为90nm时，其损耗和阈值达到最低，分别为0.0096和0.14μm^-1，归一化模式面积为0.004。