近日，芬蘭阿爾托大學(xué)發(fā)布最新消息稱磁場可用于納米激光器的開閉，這一最新的研究成果刊登在專業(yè)期刊Nature Photonics上?；谖锪蠈W(xué)基礎(chǔ)的這一發(fā)現(xiàn)，為之后發(fā)展不受外部干擾的光信號鋪平了道路，從而顯著提升信號處理過程中的穩(wěn)定性。

激光將光聚集成極其明亮的光束，這些光束可用于各種領(lǐng)域，例如寬帶通信和醫(yī)療診斷設(shè)備。大約在10年前，一種極小而高速的激光器——等離子納米激光器問世。這些納米激光器比傳統(tǒng)激光器更節(jié)能，并在許多領(lǐng)域都具有巨大優(yōu)勢。例如，納米激光器提高了醫(yī)療診斷中生物傳感器的靈敏度。

■通過切換納米點陣列的磁化，打開（頂部）和關(guān)閉（底部）等離子體激光器。放大的插圖顯示了單個納米點周圍的磁場。（來源：阿爾托大學(xué)）

截至目前，無論是采用機械還是使用熱或光的方式，打開和關(guān)閉納米激光器仍然需要人為操作?，F(xiàn)在，芬蘭的研究人員找到了一種可以遠程控制納米激光器的方法?！斑@里的新穎之處在于我們能夠用外部磁場控制激光信號。通過改變磁性納米結(jié)構(gòu)周圍的磁場，實現(xiàn)激光器的開閉?！卑柾写髮W(xué)Sebastiaan van Dijken教授說。

為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，研究團隊通過使用與傳統(tǒng)材料不同的材料來制造等離子體納米激光器。研究人員沒有用金或銀，而用的是在連續(xù)金箔和絕緣二氧化硅層上圖案化的磁性鈷鉑納米點。分析表明，只有當(dāng)使用這種材料，并且納米點以周期陣列的形式排列，研究團隊才能獲得預(yù)期的效果。

■阿爾托大學(xué)Sebastiaan van Dijken教授，研究領(lǐng)域包括功能材料、納米技術(shù)、多鐵性、磁性、自旋電子學(xué)

光子學(xué)向極其穩(wěn)健的信號處理邁進

研究團隊開發(fā)的新激光器控制機制，未來可能在利用光信號的設(shè)備中被證明是有價值的，但它對拓撲光子學(xué)新興領(lǐng)域的影響更加令人興奮。拓撲光子學(xué)旨在產(chǎn)生不受外部干擾的光信號。通過提供非常強大的信號處理，拓撲光子學(xué)將在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。

van Dijken解釋說：“我們的想法是，創(chuàng)建特定的拓撲光學(xué)模式，這些模式具有某些特性，允許它們在傳輸過程中免受任何干擾。這意味著，如果設(shè)備存在缺陷或因為材料粗糙，光線也可以不受干擾地通過它們，因為它受到拓撲保護（魯棒性）?！?/p>

■阿爾托大學(xué)P?ivi T?rm?教授，研究領(lǐng)域包括多體量子物理研究，超冷氣體、納米科學(xué)、納米等離子體、納米技術(shù)、物理科學(xué)

目前，使用磁性材料創(chuàng)建受拓撲保護的光信號需要強磁場。研究表明，使用具有特定對稱性的納米顆粒陣列可以意外地放大磁性效應(yīng)。研究人員認為，他們的新發(fā)現(xiàn)可以為新的納米級拓撲保護信號指明了方向?！巴ǔＧ闆r下，磁性材料會導(dǎo)致光的吸收和偏振發(fā)生非常小的變化。在實驗中，我們在光學(xué)響應(yīng)中產(chǎn)生了非常顯著的變化（高達20%）。這是以前從未見過的，”van Dijken說。

學(xué)院教授P?ivi T?rm?表示，這些結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)拓撲光子結(jié)構(gòu)的巨大潛力，其中通過合適的納米粒子陣列幾何形狀進行磁化效應(yīng)的擴增。這些發(fā)現(xiàn)是阿爾托大學(xué)應(yīng)用物理系van Dijken教授領(lǐng)導(dǎo)的納米磁性和自旋電子學(xué)小組與T?rm?教授領(lǐng)導(dǎo)的量子動力學(xué)小組長期合作的結(jié)果。