使用磁鐵切換納米激光器可產生更好的光子學

阿爾托大學的新研究表明，磁場可用于打開和關閉納米激光器。這一發(fā)現(xiàn)背后的物理學為不受外部干擾干擾的光信號的發(fā)展鋪平了道路，從而實現(xiàn)了前所未有的信號處理魯棒性。

激光將光聚集成極其明亮的光束，這些光束可用于各種領域，例如寬帶通信和醫(yī)療診斷設備。大約十年前，被稱為等離子體納米激光器的極小而快速的激光器被開發(fā)出來。這些納米激光器可能比傳統(tǒng)激光器更節(jié)能，并且它們在許多領域都具有巨大優(yōu)勢——例如，納米激光器提高了用于醫(yī)療診斷的生物傳感器的靈敏度。

到目前為止，打開和關閉納米激光器需要直接操縱它們，無論是機械地還是使用熱或光?，F(xiàn)在，研究人員已經找到了一種遠程控制納米激光器的方法。

'這里的新穎之處在于我們能夠用外部磁場控制激光信號。通過改變磁性納米結構周圍的磁場，我們可以打開和關閉激光，”阿爾托大學的 Sebastiaan van Dijken 教授說。

該團隊通過使用與正常材料不同的材料制造等離子體納米激光器來實現(xiàn)這一目標。他們沒有使用通常的貴金屬，例如金或銀，而是使用在連續(xù)的金和絕緣二氧化硅層上圖案化的磁性鈷鉑納米點。他們的分析表明，這種效果需要材料和納米點在周期性陣列中的排列。

光子學向極其穩(wěn)健的信號處理邁進

新的控制機制可能在一系列利用光信號的設備中被證明是有用的，但它對拓撲光子學新興領域的影響更加令人興奮。拓撲光子學旨在產生不受外部干擾干擾的光信號。通過提供非常強大的信號處理，這將在許多領域得到應用。

“這個想法是你可以創(chuàng)建特定的拓撲光學模式，這些模式具有某些特性，允許它們被傳輸并免受任何干擾，”van Dijken 解釋說。“這意味著如果設備存在缺陷或因為材料粗糙，光線可以直接通過它們而不會受到干擾，因為它受到拓撲保護。”

到目前為止，使用磁性材料創(chuàng)建受拓撲保護的光信號需要強磁場。新的研究表明，使用具有特定對稱性的納米顆粒陣列可以意外地放大這種情況下的磁性效應。研究人員認為，他們的發(fā)現(xiàn)可以為新的納米級拓撲保護信號指明方向。

'通常情況下，磁性材料會對光的吸收和偏振造成非常小的變化。在這些實驗中，我們在光學響應中產生了非常顯著的變化——高達 20%。這是以前從未見過的，”van Dijken 說。

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