导模共振光子雪崩上转换

阈值降六成

通过导模共振结构增强局域电场，大幅降低光子雪崩上转换所需的激发光强，同时提高非线性阶数。

Thanh Thu, Le-Vu · Jia-Rong, Chang · Van-Dai, Pham · Lin, Jiunnyuan · Kan, Hungchih · Kuo, Shiao Wei · Hsu, Chiachen

ACS Applied Nano Materials 2025

参数信息

光子雪崩激发强度

2.72 kW/cm²

非线性阶数

39.5

技术优势

激发光强骤降

水覆盖 RWG 结构表面形成强局域电场，光子雪崩所需激发强度从 ~7.1 kW/cm² 降至 2.72 kW/cm²，无需更换材料。

非线性度更高

同一批 NaYF₄:Tm³⁺ 纳米颗粒，在 GMR 条件下非线性阶数从 ~25.9 提升至 ~39.5，信号对激发波动更敏感。

不改材料即增效

只需将现有核心纳米颗粒沉积在 RWG 结构上，无需重新合成或掺杂改性，即可获得更低阈值和更高非线性。

应用场景

• 超灵敏生物传感：更低的激发光强使光子雪崩传感器可用常规光源驱动，降低对样品的光损伤，实现超灵敏检测。
• 免疫传感器：RWG 增强的光子雪崩信号可放大免疫反应产生的微小光学变化，构建超灵敏夹心免疫传感器。
• 超分辨成像：光子雪崩的非线性响应可突破衍射极限，实现超分辨成像。
• 微激光器：高非线性增益介质可用于微激光器，实现低阈值激光发射。