[发明专利]一种同心纳米线表面等离子体激光器

摘要

本发明公开了一种同心纳米线表面等离子体激光器，包含基底层(4)、位于其上方的包覆有介质缓冲层(2)和增益层(3)的金属纳米线(1)以及包层(5)。金属纳米线和增益层的耦合，可将光场显著地限制在环形的介质缓冲层中，实现对激光器输出光场的二维亚波长约束，同时仍能保持较低的传输损耗。所述同心纳米线表面等离子体激光器与现有成熟的纳米线加工工艺相匹配，为基于纳米线的有源器件的实现提供了基础。

主权项

一种同心纳米线表面等离子体激光器结构，包含金属纳米线、包覆金属纳米线的介质缓冲层和增益层、以及基底层和包层，其中包覆有介质缓冲层和增益层的金属纳米线位于基底层上，介质缓冲层位于金属纳米线和增益层之间；金属纳米线的最大宽度为激光器输出光的波长的0.04‑0.5倍，其最大高度为激光器输出光的波长的0.04‑0.5倍；金属纳米线和其包覆的介质缓冲层共同构成的区域的外轮廓的最大宽度为激光器输出光的波长的0.05‑0.7倍，其最大高度为激光器输出光的波长的0.05‑0.7倍，且金属纳米线和其包覆的介质缓冲层共同构成的区域的外轮廓的最大宽度和最大高度分别大于金属纳米线的最大宽度和最大高度；包覆金属纳米线的增益层在激光器输出光的波长上具有光学增益，金属纳米线和其包覆的介质缓冲层、增益层共同构成的区域的外轮廓的最大宽度为激光器输出光的波长的0.2‑1.5倍，最大高度为激光器输出光的波长的0.2‑1.5倍，且金属纳米线和其包覆的介质缓冲层、增益层共同构成的区域的外轮廓的最大宽度和最大高度分别大于金属纳米线和其包覆的介质缓冲层共同构成的区域的外轮廓的最大宽度和最大高度；金属纳米线以及包覆金属纳米线的介质缓冲层和增益层的纵向长度不超过100微米；在长度方向上，金属纳米线、包覆金属纳米线的介质缓冲层以及增益层横截面形状和尺寸均保持不变；包覆金属纳米线的介质缓冲层的材料折射率不低于1.4，基底层的材料折射率不低于包层和包覆金属纳米线的介质缓冲层的材料折射率，包层和包覆金属纳米线的介质缓冲层的材料为相同材料或不同材料，增益层的材料折射率高于基底层、包层以及包覆金属纳米线的介质缓冲层的材料折射率，基底层、包层以及包覆金属纳米线的介质缓冲层的材料折射率的最大值与增益层的材料折射率的比值小于0.75。