拓扑光子学新突破！科学家可使用磁场远程控制纳米激光器

纳米激光器，是指由纳米线等纳米材料作为谐振腔，在光激发或电激发下出射激光的微纳器件。近日，阿尔托大学（Aalto University）有一项新研究表明，磁场可以用来打开和关闭纳米激光器。这一发现背后的物理学原理，为开发不受外部干扰的光信号铺平了道路，从而使信号处理具有前所未有的稳定性。

激光将光聚集成极其明亮的光束，这些光束可用于各种领域，例如宽带通信和医疗诊断设备。大约在10年前，一种极小和极快的激光器被开发出来，科学家称其为等离子体纳米激光器（plasmonic nanolasers）。这些纳米激光器可能比传统激光器更省电，它们在许多领域都有很大的优势——例如，它提高了用于医疗诊断的生物传感器灵敏度。

到目前为止，打开和关闭纳米激光器，都需要直接操纵它们，无论是机械操纵还是使用热或光。如今，研究人员已经找到了一种可以远程控制纳米激光器的方法。

这项研究通过外部磁场控制激光信号，通过改变磁性纳米结构周围的磁场，可以打开和关闭激光，从而实现对激光器的控制。

该团队使用了特殊材料制造等离子体纳米激光器来实现这一目标。他们没有使用普通的贵金属，例如金或银，如金或银，而是使用了在连续的金和绝缘的二氧化硅层上图案化的磁性钴-铂纳米点。团队分析表明，材料和纳米点在周期性阵列中的排列，都是产生这种效果的必要条件。

这种新的控制机制，有望在一系列利用光信号的设备中起到一定的作用，尤其在新兴拓扑光子学领域的应用更是让人激动。拓扑光子学旨在产生不受外部干扰的光信号，通过提供非常稳定的信号处理，这将在许多领域中得到应用。

研究者补充道，一般情况下，磁性材料可以引起光的吸收和偏振的变化非常少。但在这些实验中，磁性材料在光学反应中产生了非常显著的变化——高达20%。

到目前为止，使用磁性材料创建拓扑保护的光信号需要强磁场。新的研究表明，在这种情况下，使用特定对称性的纳米粒子阵列，可以意外地放大磁性的效果。研究人员认为，这项研究发现可以为新的、纳米级的、受拓扑学保护的信号指明方向。

题为Magnetic on–off switching of a plasmonic laser的相关研究论文发表在《自然-光子学》上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：

https://www.nature.com/articles/s41566-021-00922-8