ENGINEERINGNET -- De Nederlandse werkgroep van Dr. Martin van Exter van de Stichting FOM, de Universiteit Leiden, de Technische Universiteit Eindhoven en Philips Research ontwerpen een nieuwe soort laser. De laser die bestaat uit zowat duizend miniscule gaatjes kan toekomst gericht in tal van toepassingen gebruikt worden.
Deze laser maakt gebruik van lichtbundels die zijn gevangen op een metaaloppervlak, genaamd oppervlakteplasmonen. Doordat de lichtbundels zeer compact zijn, bieden ze de mogelijkheid om ultrakleine lasers te maken die zouden kunnen gebruikt worden in beeldschermen. Uniek aan de nieuwe laser is dat de onderzoekers duidelijk kunnen aantonen dat het laserlicht daadwerkelijk afkomstig is van oppervlakteplasmonen. De onderzoekers publiceerden hun werk op 13 mei in 'Physical Review Letters'.
De oppervlakteplasmonlaser bestaat uit een dun gouden oppervlak met zo'n duizend minuscule gaatjes, een ontwerp dat nooit eerder werd gebruikt. De gaatjes weerkaatsen de oppervlakteplasmonen en vormen ze daarbij om tot gewoon licht. Het rooster is op een materiaal geplakt dat het licht verder versterkt.
Als de totale lichtversterking voldoende is, krijgt het licht de kenmerkende eigenschappen van een laser: een felle, goed gerichte bundel van één enkele kleur.
"We kunnen drie dingen uit deze patronen leren. Ten eerste: elk patroon is te spiegelen langs een verticale en horizontale lijn, net zoals het rooster. Dat geeft aan dat de patronen worden bepaald door het vierkante rooster. Ten tweede geven de patronen aan dat het licht over het goudoppervlak reist", dixit Dr. Exter.
Elke horizontale en verticale lijn in het lichtpatroon komt namelijk overeen met een oppervlakteplasmon op het oppervlak.
"Tot slot kunnen we zien dat de oppervlakteplasmonen heen en weer worden gekaatst door de gaatjes", aldus Van Exter. Dat laatste zagen de wetenschappers aan afwijkende vormen in de lichtpatronen, zoals lichte ringen. Deze patronen ontstaan alleen als de oppervlakteplasmonen in het rooster weerkaatsen.
Een schets van het experiment. Een goudlaagje, doorboord met een rooster van minuscule gaatjes, is op een versterkingsmateriaal geplaatst.
De hedendaagse lasers kennen allerlei toepassingen, van dvd-spelers tot medische toepassingen. Met de plasmontechniek kunnen lasers vele malen kleiner worden. De dikte van de gemaakte oppervlakteplasmonlaser is nu slechts een paar duizendsten van de dikte van een haar, maar de onderzoekers stellen dat het systeem wellicht nog dunner kan.
Ook het aantal gaatjes kan mogelijk worden teruggedrongen, van de huidige duizend gaatjes tot slechts enkele tientallen. Toekomst gericht zou de plasmontechnologie bruikbaar kunnen zijn in computers of beeldschermen.
(LVD) (figuren: FOM)
De waargenomen lichtpatronen bij verschillende kleuren licht. Uit deze patronen konden de onderzoekers afleiden dat de oppervlakteplasmonen verantwoordelijk zijn voor de laserwerking.
