Étude des performances d'émission spontanée amplifiée des points quantiques colloïdaux dans une structure hybride guide d'ondes-plasmon de surface

YU Hao ,  

WANG Lei ,  

ZHAO Yongsheng ,  

LIN Jie ,  

ZHANG Wentian ,  

WANG Bin ,  

YAO Xinxin ,  

ZHANG Keling ,  

LÜ Ying ,  

WANG Tienan ,  

GUO Xiaoyang ,  

SHEN Huaibin ,  

LIU Xingyuan ,  

摘要

Les nanolasers basés sur des structures d'amplification des plasmons de surface par émission stimulée (Surface plasmon amplification by stimulated emission of radiation, Spaser) sont une voie importante pour réaliser des sources 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), étudiant les performances d'émission spontanée amplifiée (Amplified spontaneous emission, ASE) des points quantiques ZnCdSe/ZnS à cœur-coquille émettant en vert dans cette structure. La structure prend en charge un mode plasmon de surface-guide d'ondes hybride fortement localisé, le champ optique étant fortement confiné dans une couche interstitielle ultrafine (~15 nm) de SiO₂. Sous l'effet de Purcell, la durée de vie de fluorescence des CQDs dans la structure Spaser est significativement réduite par rapport à un film purement CQD, avec une décroissance biexponentielle. Sous excitation optique, ce dispositif réalise une ASE polarisée TM à faible seuil de 86 µJ∙cm⁻², avec un degré de polarisation linéaire de 0,91 ; l'angle de divergence est nettement réduit avant et après le seuil. Cette étude révèle les règles de régulation des caractéristiques 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 nanources photoniques intégrées sur puce à polarisation contrôlable par 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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