طراحي و ساخت يك ليزر پلاسمونيك بر پايه‌ي تيغه بلور فوتوني فلزي

Design and construction of a Plasmonic laser based on Metallic Photonic Crystal Slab

در اين مقاله به طراحي و ساخت يك ليزر پلاسمونيك كه از يك تيغه بلور فوتوني فلزي بعنوان كاواك و محلول حاوي رودامين-6G بعنوان محيط فعال تشكيل شده است، پرداخته مي #8204;شود. تيغه بلور فوتونيكي از يك شبكه هگزاگونال شامل نانو ذرات مثلثي طلا تشكيل شده است كه توسط روش ليتوگرافي كلوئيدي ساخته مي #8204;شود. دمش اپتيكي توسط يك ليزر حالت جامد سوئيچQ- Nd:YAG هارمونيك دوم با پهناي زماني ns12 و نرخ تكرار پالس Hz5 انجام مي #8204;گيرد. شدت طيف گسيلي و پهناي طيفي تابشي در انرژي #38;shy;هاي مختلف ليزر دمش اندازه گيري شد. همچنين با استفاده از روش المان محدود عملكرد اين ليزر با نتايج تجربي مورد مطالعه قرار مي #38;shy;گيرد. با اينكه اندازه نانو ذرات فلزي كوچك هستند ولي نتايج نشان مي #8204;دهد كه سطح مقطع جذب ساختار بلوري، قله #8204;اي درون بازه طيفي فوتولومينسانس رودامين-6G دارد كه موجب تشديد پلاسمون #8204;هاي سطحي جايگزيده در نانو ذرات مي #8204;شود و عملكرد ليزري را محقق مي #8204;سازد.

: In this paper, we set to report on design and construction of a plasmonic laser made of a metallic photonic crystal slab. Rhodamine 6G solution has been used as a gain medium. The photonic crystal slab consists of gold triangular nano-beads which are arranged in a hexagonal lattice using nano-sphere lithography. A Q-switched Nd:YAG second harmonic laser with 12ns pulsed width and 5Hz pulse repetition rate is used to optically pump the plasmonic laser. Emission spectrum and the spectral width as a function of pumping energy are measured through a UV-Vis spectrometer. Moreover, the physics behind the functional behavior of the structure is investigated through finite-element method. Even though the size of the nano-beads are small, the results show that there is an absorption cross section peak inside the PL spectrum of the gain medium which can excite localized surface plasmon resonances in the nano-beads leading to laser action.