?
How Gain Layer Design Determines Performance of Nanoparticle-Based Spaser
Наночастицы реализующие плазмонный нанолазер (SPASER), обладающий излучением со сверхузкой спектральной шириной линии, имеющие при этом малый размер и хорошую биосовместимость открывают новые перспективы в качестве потенциальных биологических зондов. К сожалению, за 10 лет, прошедших с момента первой демонстрации SPASER, не было проведено измерений, позволяющих прояснить, как конкретные компоненты конструкции SPASER наночастиц определяют их оптические характеристики. В настоящей работе теоретически и экспериментально рассматривается влияние толщины слоя усиления SPASER наночастиц и плотности образующих активный лосй SPASER наночастиц молекул красителя на характеристики генерации и фотостабильность SPASER наночастиц. Результаты показывают, что для резонатора с плазмонной наночастицей равной 16 нм достаточно слоя усиления 10–15 нм для минимизации порога генерации такого плазмонного нанолазера. Для этого типа системы наночастица-спазер минимальное количество эмиттеров красителя на частицу, называемое «порогом красителя», также имеет важное значение для генерации, помимо «порога накачки» мощности лазера. Более того, распределение эмиттера красителя внутри слоя усиления могло бы быть еще одним подходом к дальнейшему улучшению характеристик спазера. Полученные результаты дают нам возможность глубоко понять физическую сущность SPASER наночастиц и оптимизировать их работу для дальнейших применений в биологии.