一种表面等离子体纳米激光器

摘要

本发明公开了一种边缘耦合型表面等离子体纳米激光器，该激光器包含基底层(4)、位于其上方的金属薄膜层(1)和金属薄膜层侧面边缘的一侧与其平行的增益介质纳米线(2)、金属薄膜层侧面边缘与增益介质纳米线之间的间隙区域(3)以及包层(5)。增益介质纳米线(2)和金属薄膜层(1)侧面边缘的耦合，可显著地限制光场分布，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。所述表面等离子体纳米激光器克服了现有基于多层结构的表面等离子体纳米激光器加工制作工艺相对复杂、难以实现与平面光波导集成的缺陷，为平面集成纳米有源器件的实现提供可能。

主权项

一种表面等离子体纳米激光器结构，包含金属薄膜层、增益介质纳米线、位于金属薄膜层侧面边缘和增益介质纳米线之间的间隙区域、基底层和包层，其中金属薄膜层和增益介质纳米线均位于基底层上，且增益介质纳米线位于金属薄膜层侧面边缘的一侧并与金属薄膜层的侧面边缘平行；金属薄膜层的高度为激光器输出光的波长的0.04-0.5倍，金属薄膜层的宽度与高度之比大于5；增益介质纳米线在激光器输出光的波长上具有光学增益，其宽度为激光器输出光的波长的0.04-0.5倍，其高度为激光器输出光的波长的0.04-0.5倍，且其高度不超过金属薄膜层高度的1.5倍；所述间隙区域的宽度为激光器输出光的波长的0.01-0.1倍；金属薄膜层和增益介质纳米线的纵向长度不超过100微米，且两者长度相等；在长度方向上，金属薄膜层、增益介质纳米线以及两者之间的间隙区域的横截面形状和尺寸均保持不变；基底层的材料折射率不低于包层和间隙区域的材料折射率，包层和间隙区域的材料可为相同材料或不同材料，增益介质纳米线的材料折射率高于基底层、包层以及间隙区域的材料折射率，基底层、包层以及间隙区域的材料折射率的最大值与增益介质纳米线的材料折射率的比值小于0.75。