基于多路径正反馈机制的零折射率超材料高效纳米激光器

• Published in: 红外与毫米波学报 Vol. 42; no. 1; pp. 72 - 77
• Main Authors: 张振清, 董丽娟, 邓富胜, 李云辉, 许静平, 孙勇, 陈鸿
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 铁道警察学院 刑事科学技术系,河南 郑州 450053 2023; 山西大同大学 微结构电磁功能材料山西省重点实验室,山西 大同 037009%山西大同大学 微结构电磁功能材料山西省重点实验室,山西 大同 037009%同济大学 物理科学与工程学院,上海 200092
• Subjects: 多路径正反馈机制; 激射效应; 零折射率超材料; multipath positive feedback; lasing effect; zero-index metamaterials
• ISSN: 1001-9014
• DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.01.010

TB39; 对于传统的Fabry-Perot腔激光器,光子在增益介质中沿任意方向传播.在腔内,只有沿着腔的轴线来回震荡的光子,达到一定的阈值后可以产生激射效应.然而,对于入射方向偏离反射镜腔壁的光子将从腔中耗散出去,从而使得激射效率较低.为了解决上述激光器所面临的缺陷,利用等效折射率为负1的负折射材料和零折射率材料组成一个双层结构作为Fabry-Pérot腔壁.对于此腔,以不同路径入射于腔壁的光子,都可以重新汇聚到原子所在的位置.经过多次正反馈,最终以垂直于腔壁的方向辐射出去,避免了光子在偏离激射方向上的耗散.此外,该腔的聚焦效应与准直效应与原子位置无关.随后,通过二维光子晶体分别实现了由0与-1等效折射率光子晶体组成的反射壁,当在腔中引入增益材料时,可以观察到明显的激射行为.与单个零折射率材料构成的腔相比,该腔的阈值更低,发射强度更大,从而提高了激射的效率.