Том 29, номер 04, статья № 11

Аннотация:

Экспериментально исследованы пороговые характеристики безрезонаторной лазерной генерации в слое коллоидного раствора (толщиной 20 мкм) красителя родамин 6Ж с плазмонно-резонансными наночастицами Au и неплазмонно-резонансными наночастицами Pt при возбуждении излучением на длине волны 532 нм. Рассчитаны спектральные зависимости сечений рассеяния и поглощения наночастиц золота и платины в рамках теории Ми. Экспериментально установлено, что при добавлении наночастиц в активную среду пороги генерации снижаются на два порядка. Показано, что величины порогов генерации при использовании наночастиц золота в 1,5–2 раза меньше, чем при добавлении наночастиц платины такой же концентрации.

Ключевые слова:

активная среда, наночастицы, коллоидные растворы, безрезонаторная генерация, плазмонный резонанс

Список литературы:

1. Lawandy N.M., Balachandran R.M. Random laser? // Nature. 1995. V. 373, N 6511. P. 204–208.
2. Летохов В.С. Генерация света рассеивающей средой с отрицательным резонансным поглощением // Ж. эксперим. и теор. физ. 1967. Т. 53, вып. 4. С. 1442–1452.
3. Sha W.L., Liu C.-H., Alfano R.R. Spectral and temporal measurements of laser action of Rhodamine 640 dye in strongly scattering media // Opt. Lett. 1994. V. 19, N 23. P. 1922–1924.
4. Cao H. Lasing in random laser // Waves Random Media. Topical Review. 2003. V. 13. R1–R39.
5. Хлебцов Н.Г. Оптика и биофотоника наночастиц с плазмонным резонансом // Квант. электрон. 2008. Т. 38, № 6. С. 504–529.
6. Карпов С.В., Слабко В.В. Оптические и фотофизические свойства фрактально-структурированных золей металлов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. 265 с.
7. Sweatlock L.A., Maier S.A., Atwater H.A., Penninkhof J.J., Polman A. Highly confined electromagnetic fields in arrays of strongly coupled Ag nanoparticles // Phys. Rev. B. 2005. V. 71, N 235408. P. 1–7.
8. Климов В.В., Гузатов Д.В. Оптические свойства атома в присутствии кластера из двух наносфер // Квант. электрон. 2007. Т. 37, № 3. С. 209–230.
9. Dice G.D., Mujumbar S., Elezzabia A.Y. Plasmonically enhanced diffusive and subdiffusive metal nanoparticle-dye random laser // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 86, N 131105. P. 1–5.
10. Noginov M.A., Zhu G., Bahaura M., Adegoke J., Small C., Ritzo B.A., Drachev V.P., Shalaev V.M. The effect of gain and absorption on surface plasmon in metal nanoparticles // Appl. Phys. B. 2007. V. 86, N 3. P. 455–460.
11. Zhdanov A.A., Kreuzer M.P., Rao S. Detection of Plasmon – enhanced luminescence fields from an optically manipulated pair of partially metal covered dielectric spheres // Opt. Lett. 2008. V. 33, N 23. P. 43–52.
12. Meng X., Fujika K., Zong Y., Murai S., Tanaka K. Random lasers with coherent feedback from hightly transparent polimer films embedded with silver nanopartcles // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92, N 20112. P. 1–4
13. Svetlichnyi V.A., Lapin I.N. Structure and properties of nanoparticles fabricated by laser ablation of Zn metal targets in water and ethanol // Rus. Phys. J. 2013. V. 56, N 5. P. 581–587.
14. Svetlichnyi V.A., Lapin I.N. Optimization of the process of nanoparticle fabrication by laser ablation of bulk targets in a liquid // Rus. Phys. J. 2015. V. 57, N 12. P. 1789–1792. 
15. Казакевич В.С., Казакевич П.В., Яресько П.С., Сараева И.Н. Динамика изменения спектра поглощения коллоидных растворов наночастиц золота в результате лазерной фрагментации в этиловом спирте и воде // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2012. Т. 14, № 4. С. 70–73.
16. Ершов Б.Г. Наночастицы металлов в водных растворах: электронные, оптические и каталитические свойства // Рос. хим. ж. 2001. Т. 45, № 3. С. 20–30.
17. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970. 856 с.
18. Panamarev N.S., Donchenko V.A., Samohvalov I.V., Panamaryova A.N. Scattering properties of spherically aggregated metal nanoparticles in active matrix // Proc. SPIE 9292, 20th Int. Symp. “Atmospheric and Ocean Optics. Atmospheric Physics”. P. 92921Z-1–92921Z-4.
19. Kolwas K., Derkachova A., Shopa M. Size characteristics of surface plasmons and their manifestation in scattering properties of metal particles // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2009. V. 110, N 14–16. P. 1490–1501
20. Земский В.И., Колесников Ю.Л., Мешковский И.К. Физика и техника импульсных лазеров на красителях. СПб.: СпбГУ ИТМО, 2005. 176 с.