阿爾托大學(xué)的最新研究顯示，磁場可以用來開關(guān)納米激光器。這一發(fā)現(xiàn)背后的物理學(xué)，為不受外部干擾的光信號(hào)鋪平了道路，從而使信號(hào)處理具有前所未有的魯棒性。該研究結(jié)果發(fā)表在《自然·光子學(xué)》上。

激光將光聚焦成非常明亮的光束，在許多領(lǐng)域都很有用，例如寬帶通信和醫(yī)療診斷設(shè)備。大約十年前，人們開發(fā)出了稱為等離子體納米激光器的超小型快速激光器。這些納米激光器可能比傳統(tǒng)激光器更節(jié)能，并且在許多領(lǐng)域具有巨大優(yōu)勢，例如，納米激光提高了用于醫(yī)療診斷的生物傳感器的靈敏度。

到目前為止，打開和關(guān)閉納米激光器需要直接操作它們，無論是機(jī)械操作還是使用熱或光�，F(xiàn)在，研究人員已經(jīng)找到了一種遠(yuǎn)程控制納米激光器的方法。

這里的新奇之處在于，能夠用外部磁場控制激光信號(hào)。通過改變磁性納米結(jié)構(gòu)周圍的磁場，可以打開和關(guān)閉激光。

該團(tuán)隊(duì)通過使用不同于普通材料的等離子體納米激光器實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。他們用磁性鈷-鉑納米點(diǎn)取代了通常的貴金屬，如金或銀，這種納米點(diǎn)是在金和絕緣二氧化硅的連續(xù)層上形成圖案的。他們的分析表明，材料和納米點(diǎn)在周期陣列中的排列都是產(chǎn)生這種效應(yīng)所必需的。

光子學(xué)朝著強(qiáng)大的信號(hào)處理方向發(fā)展

新的控制機(jī)制可能在一系列利用光信號(hào)的設(shè)備中被證明是有用的，但它對新興拓?fù)涔庾訉W(xué)領(lǐng)域的影響更令人興奮。拓?fù)涔庾訉W(xué)旨在產(chǎn)生不受外部干擾的光信號(hào)。通過提供非常健壯的信號(hào)處理，這將在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。

van Dijken解釋說：“我們的想法是，您可以創(chuàng)建特定的拓?fù)涔鈱W(xué)模式，這些模式具有特定的特性，可以傳輸并保護(hù)它們免受任何干擾”。這意味著，如果設(shè)備存在缺陷，或者因?yàn)椴牧洗植�，光線可以通過設(shè)備而不受干擾，因?yàn)樗�受到拓�(fù)浔Ｗo(hù)。

到目前為止，使用磁性材料創(chuàng)建拓?fù)浔Ｗo(hù)的光信號(hào)需要強(qiáng)磁場。這項(xiàng)新的研究表明，在這種情況下，磁性的影響可以使用一種特殊對稱的納米顆粒陣列意外地放大。研究人員相信他們的發(fā)現(xiàn)可以為新的、納米級(jí)的、拓?fù)浔Ｗo(hù)的信號(hào)指明方向。

van Dijken說：“通常，磁性材料會(huì)導(dǎo)致光的吸收和偏振發(fā)生很小的變化。在這些實(shí)驗(yàn)中，在光學(xué)響應(yīng)方面產(chǎn)生了非常顯著的變化，高達(dá)20%，這是以前從未見過的”。

學(xué)院教授補(bǔ)充說：“這些結(jié)果對于實(shí)現(xiàn)拓?fù)涔庾咏Y(jié)構(gòu)具有巨大潛力，在拓?fù)涔庾咏Y(jié)構(gòu)中，通過適當(dāng)選擇納米顆粒陣列幾何結(jié)構(gòu)可以放大磁化效應(yīng)”。

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