تاثیر ساختار هندسی بر لیزرهای پلاسمونیکی تراهرتز با پسخوراند توزیع‌شده

لیزرهای پلاسمونیکی، پلاریتون پلاسمون سطحی همدوس را تولید می‏کند (spp). کاواک ‏های پلاسمونیکی نیز برای لیزرهای آبشار کوانتومی تراهرتز (qcls) استفاده می ‏شوند که درخشان‏ ترین منابع حالت جامد در تابش تراهرتز ( فرکانسthz  10-1/0، طول‏ موج  mm 3 -µm 30) هستند. برخلاف لیزرهای معمولی که می‏توانند باریکه ‏های جهتمند تولید کنند، لیزرهای پلاسمونیکی با توجه به روزنه‏ های زیرطول ‏موجی ‏شان، الگوهای تابشی بسیار واگرایی دارند. روش موثر پسخوراند توزیع ‏شده (dfb)، در لیزرهای آبشار کوانتومی بصورت یک توری تداخلی یک بعدی (تفرق براگ) است. یک روش جدید برای به ‏کاربردن پسخوراند توزیع ‏شده (dfb) وجود دارد که به اصطلاح طرح پسخوراند آنتنی نام دارد که منجر به عملکرد تک مدی در لیزرهای پلاسمونیکی می‏شود. در این مقاله، با استفاده از طرح پسخوراند آنتنی و شبیه ‏سازی دو بعدی با تغییر ضخامت مرزهای جاذب در دو انتهای طولی کاواک به افت کمتر از cm-1 9/5 و ارتفاع شدت تقریبا  µm135برای پرتو خروجی دست پیدا می‏کنیم. همچنین، با تغییر عرض و ضخامت توری فلزی، سمت گیری پرتو خروجی را بصورت عمودی یا مورب کنترل می‏کنیم. خواهیم دید که انتشار بصورت مورب در مقایسه با انتشار عمودی، دارای افت فرکانس تشدید و ارتفاع شدت بیشتری است.

The impact of geometric structure on terahertz plasmonic lasers with distributed feedback

Plasmonic lasers generate coherent surface-plasmon polaritons (SPPs). Plasmonic cavities are also utilized for terahertz quantum-cascade lasers (QCLs), which are the brightest available solid-state sources of terahertz radiation (frequency∼ 0.1 THz - 10 THz, wavelength∼ 30 µm - 3 mm). Unlike conventional lasers that could produce directional beams, plasmonic lasers have highly divergent radiation patterns due to their subwavelength apertures. The effective distributed feedback (DFB) method in quantum cascade lasers is a one-dimensional interfering grating (Bragg diffraction). There is a new method for using distributed feedback (DFB) which is called the antenna feedback scheme leads to single-mode operation in plasmonic lasers. In this paper, using antenna feedback design and two-dimensional simulation, by changing the thickness of the absorbing boundaries at both longitudinal ends of the cavity, we achieve a loss lower than 5.9 cm-1 and an intensity height of approximately 135 µm for the output beam. Also, by changing the width and thickness of the metal grating, the output beam can be tilted or vertically oriented. We will see that tilted output has a higher resonant frequency loss and more intensity height than the vertical output.