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Título : Spaser instability in Gain-Assisted Silver Nanoshell
Autor : Veltri, Alessandro (dir)
Cathey Cevallos, Andrés
Descriptores / Subjects : Plasmones
Material Activo
Polarización
Campo Eléctrico
Fecha de Publicación : 2016
Ciudad: Editorial : Quito: USFQ, 2016
Cita Sugerida : Tesis (Licenciado en Física), Universidad San Francisco de Quito, Colegio de Ciencias e Ingenierías; Quito, Ecuador, 2016
Resumen / Abstract: Se realiza un estudio teórico del acople entre la resonancia plasmónica de un nano-cascarón de plata y la emisión de un material activo dentro del nano-cascarón bombeado externamente. Para estudiar los campos eléctrico y de densidad de polarización se utilizó la aproximación quasiestática (válido para partículas de radio menor a _ 15 [nm]). Con el formalismo de optical- Bloch se hizo la descripción de la interacción del momento dipolar de los elementos activos y el campo eléctrico externo, al igual que la inversión de población de los elementos activos. El problema electromagnético para el nanocascarón acoplado con la dinámica de elementos activos fue resuelto en varios regímenes dinámicos y de estado estable. Una inestabilidad tipo spaser se observó luego de una cantidad umbral de material activo ("00 h(!21) = 􀀀0:526) tanto con un campo eléctrico externo aplicado y sin él. Esta inestabilidad resultó en una amplificación extremadamente fuerte para el campo eléctrico fuera del nano-cacarón que decae con la distancia como r􀀀6. La marcada localización del campo fuera del nano-cascarón, y la naturaleza de la evolución temporal de la intensidad de amplificación y de la inversión de población justifican llamar a este efecto un spaser.
Descripción : A theoretical study of the coupling between the plasmon resonance of a silver nanoshell and the emission of an externally pumped active medium inside the nanoshell is made. In order to study the system’s electric and polarization density fields, the quasistatic approximation was used (valid for particles with radius _ 15 [nm]). The optical-Bloch formalism was used to describe the gain elements’ dipole moment interaction with the electric field and their population inversion. The electromagnetic problem for the filled nanoshell particle coupled to the gain population dynamics was solved in several dynamic and steady-state regimes. A spaser instability is observed after a threshold amount of gain ("00 h(!21) = 􀀀0:526) both with an impinging external electric field, and in its absence. These instabilities translate to an extremely strong amplification of the outer field intensity, that decays with the distance as r􀀀6. The strong spatial localization of the field, and the temporal evolution of the intensity amplification and the population density justify calling this effect a spaser.
URI : http://repositorio.usfq.edu.ec/handle/23000/5772
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