Учёные из Северо-Западного университета [1] (США) нашли способ изготовления одиночных лазерных устройств в размерах, которые ранее считались недостижимым для систем такого типа. Как? При помощи плазмонов [2], коллективных колебаний электронов. В отличие от световой волны, они могут быть почти любых размеров, в том числе чрезвычайно малыми, намного меньше большинства электромагнитных волн видимого диапазона. «Причина, позволившая изготавливать нанолазеры с размерами, которые меньше того, что теоретически позволяет дифракция, — полость с рабочими телом лазера на базе металлических димерных [3] наночастиц — структур с 3D-«бабочкой», — комментирует достижение Тери Одом [4], ведущий разработчик нового типа устройств.
Хотя пока нанолазеры выполняются на золотой основе, в принципе для них могут быть использованы и другие, не столь дорогие металлы. (Иллюстрация Teri Odom et al.)
Эти металлические наночастицы дали возможность получить локализованные поверхностные плазмоны. Каждый из нас может наблюдать их в виде так называемого металлического блеска на почти любой неокрашенной металлической поверхности. Они в принципе не имеют почти никаких фундаментальных ограничений по размерам устройств, контролирующих распространение света, ибо их базой являются электроны, а не световые волны, и их отражение. Благодаря форме бабочки двух соединённых между собой мини-полостей, образующих оптические резонаторы лазеров [5], облегчается управление светом, излучаемым лазером, а из-за дискретной геометрии такой «бабочки» минимизируются потери, связанные с металлической природой наноструктур.
Несмотря на то что используемые плазмоны не имеют оптической природы, благодаря поверхностному плазмонному резонансу с их помощью можно управлять светом, отражая его (на фото) или не пропуская. (Фото Tetra Images / Corbis.)
«Когерентные источники света с нанометровыми размерами чрезвычайно интересны не только потому, что позволяют исследовать феномен света в столь малых масштабах, но и потому, что могут быть использованы для создания оптических устройств с размерами, способными преодолеть ограничения дифракционного предела [6] света», — подчёркивает Тери Одом.