利用磁场任意切换纳米激光器的状态

阿尔托大学的最新研究显示，磁场可以用来开关纳米激光器。这一发现背后的物理学，为不受外部干扰的光信号铺平了道路，从而使信号处理具有前所未有的鲁棒性。该研究结果发表在《自然·光子学》上。

激光将光聚焦成非常明亮的光束，在许多领域都很有用，例如宽带通信和医疗诊断设备。大约十年前，人们开发出了称为等离子体纳米激光器的超小型快速激光器。这些纳米激光器可能比传统激光器更节能，并且在许多领域具有巨大优势，例如，纳米激光提高了用于医疗诊断的生物传感器的灵敏度。

到目前为止，打开和关闭纳米激光器需要直接操作它们，无论是机械操作还是使用热或光。现在，研究人员已经找到了一种远程控制纳米激光器的方法。

这里的新奇之处在于，能够用外部磁场控制激光信号。通过改变磁性纳米结构周围的磁场，可以打开和关闭激光。

该团队通过使用不同于普通材料的等离子体纳米激光器实现了这一点。他们用磁性钴-铂纳米点取代了通常的贵金属，如金或银，这种纳米点是在金和绝缘二氧化硅的连续层上形成图案的。他们的分析表明，材料和纳米点在周期阵列中的排列都是产生这种效应所必需的。

光子学朝着强大的信号处理方向发展

新的控制机制可能在一系列利用光信号的设备中被证明是有用的，但它对新兴拓扑光子学领域的影响更令人兴奋。拓扑光子学旨在产生不受外部干扰的光信号。通过提供非常健壮的信号处理，这将在许多领域得到应用。

阿尔托大学研究人员Van Dijken解释说：“我们的想法是，您可以创建特定的拓扑光学模式，这些模式具有特定的特性，可以传输并保护它们免受任何干扰”。这意味着，如果设备存在缺陷，或者因为材料粗糙，光线可以通过设备而不受干扰，因为它受到拓扑保护。

到目前为止，使用磁性材料创建拓扑保护的光信号需要强磁场。这项新的研究表明，在这种情况下，磁性的影响可以使用一种特殊对称的纳米颗粒阵列意外地放大。研究人员相信他们的发现可以为新的、纳米级的、拓扑保护的信号指明方向。

Van Dijken说：“通常，磁性材料会导致光的吸收和偏振发生很小的变化。在这些实验中，在光学响应方面产生了非常显著的变化，高达20%，这是以前从未见过的”。

阿尔托大学学院教授补充说：“这些结果对于实现拓扑光子结构具有巨大潜力，在拓扑光子结构中，通过适当选择纳米颗粒阵列几何结构可以放大磁化效应”。

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