Étude des performances d’émission spontanée amplifiée des points quantiques colloïdaux basés sur une structure hybride guide d’ondes-plasmon de surface

YU Hao ,  

WANG Lei ,  

Zhao Yongsheng ,  

ZHANG Wentian ,  

YAO Xinxin ,  

ZHANG Keling ,  

LV Ying ,  

WANG Tienan ,  

GUO Xiaoyang ,  

SHEN Huaibin ,  

LIU Xingyuan ,  

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摘要

Les nanolasers basés sur la structure d'amplification par émission stimulée des plasmons de surface (Surface Plasmon Amplification by Stimulated Emission of Radiation, Spaser) constituent une voie importante pour obtenir des sources lumineuses cohérentes sur puce dépassant la limite de diffraction. Cet article conçoit et fabrique une structure hybride guide d’ondes-plasmon de surface basée sur Glass/Ag/SiO₂/points quantiques colloïdaux (CQDs), et étudie les performances d’émission spontanée amplifiée (Amplified Spontaneous Emission, ASE) de points quantiques à noyau-coquille ZnCdSe/ZnS émettant en lumière verte dans cette structure. Cette structure supporte des modes hybrides guide d’ondes-plasmon de surface fortement localisés, avec un champ optique fortement confiné dans une couche isolante SiO₂ ultrafine (~15 nm). Sous l’effet de Purcell, comparé au film CQD pur, la durée de vie de fluorescence des CQDs dans la structure Spaser est significativement réduite, montrant une décroissance bi-exponentielle. Sous excitation optique, le dispositif réalise une ASE polarisée TM à seuil faible de 86 µJ∙cm⁻², avec un degré de polarisation linéaire de 0,91 ; l’angle de divergence est notablement réduit avant et après le seuil. Cette étude révèle les règles de contrôle des propriétés ASE des CQDs par le mode hybride guide d’ondes-plasmon de surface, fournissant une base expérimentale et une référence physique pour le développement de sources lumineuses nanoscopiques intégrées sur puce à polarisation contrôlée basées sur la méthode en solution.

关键词

points quantiques colloïdaux; amplification par émission stimulée des plasmons de surface; plasmons de surface; émission spontanée amplifiée

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