Lasing in dark and bright modes of a finite-sized plasmonic lattice.
Lasing in dark and bright modes of a finite-sized plasmonic lattice.
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DOI：
10.1038/ncomms13687
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发表时间：
2017-01-03
影响因子：
16.6
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中科院分区：
文献类型：
--
作者：
纳米尺度的激光有望实现强的光-物质相互作用和超快运行。由金属纳米颗粒支持的等离子体共振具有极小的模体积和高场增强，使其成为研究纳米激光的理想平台。然而，在可见光频率下，由于强欧姆和辐射损耗，等离子体共振的适用性受到限制。有趣的是，等离子体纳米粒子阵列支持非辐射暗模式，提供更长的寿命，但远场辐射无法到达。在这里，我们显示激光在黑暗和明亮的模式下的阵列的银纳米粒子结合光泵浦染料分子。在可见光波长和室温下观察到0.2 nm的线宽。基于阵列的有限尺寸，通过相干外耦合机制提供对暗模式的访问。这些结果为利用等离子体晶格的所有模式，以及高Q模式，研究强光-物质相互作用，凝聚和光子流体开辟了一条途径。 等离子体激元暗模是激光应用的有希望的候选者。在这里，Hakala等人示出了与光泵浦染料分子组合的银纳米颗粒阵列在暗模式和亮模式下在可见波长处的激光发射，开辟了利用等离子体晶格的所有模式的途径。
Lasing at the nanometre scale promises strong light-matter interactions and ultrafast operation. Plasmonic resonances supported by metallic nanoparticles have extremely small mode volumes and high field enhancements, making them an ideal platform for studying nanoscale lasing. At visible frequencies, however, the applicability of plasmon resonances is limited due to strong ohmic and radiative losses. Intriguingly, plasmonic nanoparticle arrays support non-radiative dark modes that offer longer life-times but are inaccessible to far-field radiation. Here, we show lasing both in dark and bright modes of an array of silver nanoparticles combined with optically pumped dye molecules. Linewidths of 0.2 nm at visible wavelengths and room temperature are observed. Access to the dark modes is provided by a coherent out-coupling mechanism based on the finite size of the array. The results open a route to utilize all modes of plasmonic lattices, also the high-Q ones, for studies of strong light-matter interactions, condensation and photon fluids. Plasmonic dark modes are promising candidates for lasing applications. Here, Hakala et al. show lasing at visible wavelengths in dark and bright modes of an array of silver nanoparticles combined with optically pumped dye molecules, opening up a route to utilization of all modes of plasmonic lattices.
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