Single cell induced optical confinement in biological lasers
Single cell induced optical confinement in biological lasers
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生物激光器中的单细胞诱导光限制
DOI：
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
M. Gather
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Markus Karl;Christof P. Dietrich;M. Schubert;I. Samuel;G. Turnbull;M. Gather
生物单细胞激光器在基础研究和下一代传感应用方面显示出巨大的潜力。在这项研究中，荧光生物细胞作为折射率景观和活动光学元件的潜力被研究使用傅立叶和高光谱成像技术相结合。我们发现，细胞和周围环境之间的折射率对比度导致了活细胞内光子的3D限制。这些生物激光器的傅里叶和实空间发射特性是密切相关的，并且可以从彼此中预测出来。通过对傅里叶空间中不同能量和动量位置的激光阈值的研究，揭示了胞腔内纵模和横模的基本产生。这些发现证实了生物材料用于光子结构精密工程的潜力，并可能为从单个细胞进行低阈值极化激子激光铺平道路。
Biological single cell lasers have shown great potential for fundamental research and next generation sensing applications. In this study, the potential of fluorescent biological cells as refractive index landscapes and active optical elements is investigated using a combined Fourier- and hyperspectral imaging technique. We show that the refractive index contrast between cell and surrounding leads to 3D confinement of photons inside living cells. The Fourier- and real-space emission characteristics of these biological lasers are closely related and can be predicted from one another. Investigations of the lasing threshold for different energy and momentum position in Fourier-space give insight into the fundamental creation of longitudinal and transverse lasing modes within the cell. These findings corroborate the potential of living biological materials for precision engineering of photonic structures and may pave the way towards low threshold polariton lasing from single cells.
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