Финские ученые использовали магнитное поле для переключения плазмонных нанолазеров. Открытие актуально для создания систем, использующих оптические сигналы, которые не должны быть нарушены внешними помехами. Статья опубликована в журнале Nature Photonics.

Magnetic on–off switching of a plasmonic laser

The nanoscale mode volumes of surface plasmon polaritons have enabled plasmonic lasers and condensates with ultrafast operation Most plasmonic lasers are based on noble metals, rendering the optical mode structure inert to external fields. Here we demonstrate active magnetic-field control over lasing in a periodic array of Co/Pt multilayer nanodots immersed in an IR-140 dye solution. 
https://www.nature.com/articles/s41566-021-00922-8

Лазеры используются в различных областях науки и техники, а также в повседневной жизни. Около десяти лет назад появились компактные и быстрые плазмонные нанолазеры, потенциально более энергоэффективные, чем традиционные лазеры. С их помощью удалось, например, повысить чувствительность биосенсоров в медицинской диагностике. До сих пор включение и выключение нанолазеров требовало механического вмешательства или же использования света и тепла. Теперь ученые из Университета Аалто придумали новый способ удобного управления нанолазерами с помощью магнитного поля.

Для этого при изготовлении плазмонных нанолазеров материалов вместо обычных благородных металлов, таких как золото или серебро, авторы использовали магнитные кобальто-платиновые квантовые точки. Их наносили на сплошной слой золота и изолирующий слой диоксида кремния. Полученный механизм можно применять в ряде устройств, использующих оптические сигналы, в том числе в области топологической фотоники.

«Идея состоит в том, что мы можете создать определенные оптические режимы, которые являются топологическими, с определенными характеристиками, позволяющими их перемещать и защищать от любых помех, — объясняет соавтор исследования Себастьян ван Дейкен. — Это означает, что даже при наличии дефектов в устройстве, вызванных шероховатостью материала, свет может пройти сквозь них без помех, так как он топологически защищен».

До сих пор для создания топологически защищенных оптических сигналов с использованием магнитных материалов требовались сильные магнитные поля. Однако эффект магнетизма может быть неожиданно усилен с помощью массива наночастиц определенной симметрии. Результаты работы открывают путь к созданию новых наноразмерных, топологически защищенных сигналов. Обычно магнитные материалы могут вызывать очень незначительные изменения в поглощении и поляризации света, однако ученым удалось добиться изменения оптического отклика на 20%.

Источник: https://inscience.news/ru/article/world-science/physics/8514