[发明专利]一种低阈值表面等离子体激光器

摘要

本发明公开了一种低阈值表面等离子体激光器结构，包含基底层(1)、位于其上的金属区域(2)，包覆基底层和金属区域的介质缓冲层(3)、介质缓冲层上的增益介质区域(4)以及包层(5)。增益介质区域除了限制大部分光场外，其和金属区域的耦合还可显著的将光场约束在金属区域两侧的低折射率介质层中，同时保持较低的传输损耗。所提表面等离子体激光器具有较低的工作阈值，且易实现，可用于构建各类集成纳米有源器件。

主权项

一种低阈值表面等离子体激光器结构，包含基底层、位于基底层上的金属区域、包覆基底层和金属区域的介质缓冲层、介质缓冲层上的增益介质区域以及包层；所述金属区域下方与基底层相接，其上方及两侧均与介质缓冲层相接，金属区域的宽度范围为激光器输出光的波长的0.04‑0.4倍，高度范围为激光器输出光的波长的0.04‑0.4倍；介质缓冲层的厚度为激光器输出光的波长的0.004‑0.04倍；增益介质区域在激光器输出光的波长上具有光学增益，金属区域和金属区域上方及两侧的介质缓冲层被增益介质区域包围，增益介质区域下方与介质缓冲层相接，增益介质区域外轮廓的宽度范围为激光器输出光的波长的0.25‑0.7倍，增益介质区域外轮廓的高度范围为激光器输出光的波长的0.15‑0.3倍，且增益介质区域外轮廓的宽度和高度分别大于金属区域的宽度和高度；金属区域、介质缓冲层以及增益介质区域的纵向长度不超过100微米，且三者长度相等；在长度方向上，金属区域、介质缓冲层以及增益介质区域的横截面形状和尺寸均保持不变；基底层的材料折射率不低于介质缓冲层和包层的材料折射率，介质缓冲层和包层的材料为相同材料或不同材料，增益介质区域的材料折射率高于基底层、介质缓冲层以及包层的材料折射率，基底层、介质缓冲层和包层的材料折射率的最大值与增益介质区域的材料折射率的比值小于0.75。