Estudio del rendimiento de la emisión espontánea amplificada de puntos cuánticos coloidales en una estructura híbrida guía de onda-plasmon superficial

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

Los nanoláseres basados en la estructura de amplificación por emisión estimulada de plasmones superficiales (Surface plasmon amplification by stimulated emission of radiation, Spaser) son una vía importante para lograr fuentes de luz coherentes integradas que superen el límite de difracción. En este artículo, se diseña y fabrica una estructura híbrida guía de onda-plasmon superficial basada en Glass/Ag/SiO₂/puntos cuánticos coloidales (CQDs), y se estudian las propiedades de emisión espontánea amplificada (Amplified spontaneous emission, ASE) de puntos cuánticos ZnCdSe/ZnS de núcleo-cáscara con emisión verde en dicha estructura. La estructura soporta un modo híbrido guía de onda-plasmon superficial altamente localizado, con el campo óptico fuertemente confinado en una capa separadora ultrafina (~15 nm) de SiO₂. Bajo el efecto Purcell, la vida útil de la fluorescencia de los CQDs en la estructura Spaser se reduce significativamente en comparación con una película únicamente de CQDs, mostrando una descomposición de decaimiento biexponencial. Bajo bombeo óptico, el dispositivo logra una ASE polarizada TM de umbral bajo de 86 µJ∙cm⁻², con un grado de polarización lineal de 0.91; el ángulo de divergencia se reduce notablemente antes y después del umbral. Este estudio revela las reglas de regulación de las características ASE de CQD por el modo híbrido guía de onda-plasmon superficial, proporcionando una base experimental y una referencia física para desarrollar nanofuentes fotónicas integradas en chip con control de polarización basadas en solución.

关键词

puntos cuánticos coloidales; amplificación de plasmones superficiales por emisión estimulada; plasmones superficiales; emisión espontánea amplificada

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