本研究では、光学的回折限界を超えた極端な光電界の局在化を実現する単一誘電体ナノレーザーを提案し、実証している。
まず、Maxwell方程式から導出した理論的考察により、誘電体ボウタイナノアンテナにおいて電界の特異点が発生することを明らかにした。この特異点は、光運動量の発散に起因するものである。
次に、この誘電体ボウタイナノアンテナを扭れ格子ナノキャビティの中心に統合することで、単一誘電体ナノレーザーを構築した。この統合により、光学的回折限界を大幅に超えた超小モード体積(約0.0005λ3)と、1ナノメートルスケールの極小サイズを実現した。
ナノメートルギャップを持つ誘電体ボウタイナノアンテナの作製には、エッチングと原子堆積の2段階プロセスを開発した。
本研究成果は、レーザー装置における原子スケールの電界局在化を実現し、超高精度計測、超解像イメージング、超高効率コンピューティングや通信、極限的な光物質相互作用の探索などへの応用が期待される。
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by Yun-Hao Ouya... at www.nature.com 07-17-2024
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