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专利号: 2020103905260
申请人: 郑州航空工业管理学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于石墨烯‑介质深度亚波长双曲色散腔的纳米激光器,其特征在于,所述纳米激光器包括:泵浦光源以及石墨烯‑介质深度亚波长双曲色散腔;

所述石墨烯‑介质深度亚波长双曲色散腔为由介质核通过交替包裹石墨烯层和介质层构成的球形或半球形双曲色散微腔;所述介质层内引入增益材料;

2

所述石墨烯层的占空比、介电常数与所述介质层的折射率之间满足:εr=εGn/((1‑fG)

2 2

εG+fGn)>0且εθ=εt=fGεG+(1‑fG)n<0;其中fG表示石墨烯层的占空比,εG表示石墨烯层的介电常数,n表示介质层的折射率;εr表示 方向的介电常数;εθ表示 方向的介电常数;εt表示 方向的介电常数;

由所述泵浦光源产生的泵浦光垂直入射于所述石墨烯‑介质深度亚波长双曲色散腔上,在介质层中形成粒子数反转,实现激光产生的光泵浦过程;同时,垂直入射的泵浦光在谐振腔中激励形成表面等离子体模式,符合谐振条件的表面等离子体模式在谐振腔中产生谐振,在光泵浦条件下,介质层不断形成粒子数反转,完成受激辐射,谐振腔中的表面等离子体模式从所述石墨烯‑介质深度亚波长双曲色散腔的一端出射形成激光。

2.根据权利要求1所述的纳米激光器,其特征在于,所述泵浦光源为固体激光器或半导体激光器。

3.根据权利要求1所述的纳米激光器,其特征在于,所述介质层材料为氟化镁或二氧化硅。

4.根据权利要求1所述的纳米激光器,其特征在于,所述增益材料为砷化镓、磷化铟、硫化镉、氧化锌、氮化镓、硒化镉或硫化锌材料,或是有光学增益的有机材料。

5.根据权利要求1所述的纳米激光器,其特征在于,所述石墨烯层的厚度为0.5nm;所述介质层的厚度为50nm。

6.根据权利要求1所述的纳米激光器,其特征在于,所述石墨烯‑介质深度亚波长双曲色散腔是由四对介质层/核和石墨烯层交替包裹构成的球形双曲色散微腔;所述球形双曲色散微腔的直径为404nm。

7.根据权利要求6所述的纳米激光器,其特征在于,所述球形双曲色散微腔在波长为‑1

32.3μm的激射阈值为80.6cm 。