УДК 621.373.826

Полуклассическая теория спазера на основе графена

 

И. А. Нечепуренко^1,2, А. В. Дорофеенко^1,2,3, Ю. Е. Лозовик^1,2,3,4,5

¹Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова

²Московский физико-технический институт (Государственный университет)
³Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН

⁴Институт спектроскопии РАН

⁵Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ

 

Статья поступила в редакцию 7 декабря 2015 г.

 

Аннотация. В данной работе рассмотрен поверхностный плазмон-поляритонный лазер (спазер), который генерирует поверхностные плазмоны в графеновой чешуйке. Произведен пересмотр основных лазерных уравнений для описания спазера с учетом дисперсии материальных параметров. Выполнен последовательный вывод уравнений динамики спазера, начиная с уравнений Максвелла-Блоха. Получены уравнения динамики спазера в одномодовом приближении и скоростные уравнения. Найдены выражения для параметров уравнений через физические параметры системы. Приведены характерные численные значения параметров скоростных уравнений, описывающих динамику спазера на основе графена.

Ключевые слова: плазмонный генератор, плазмоника графена, спазер на основе графена, уравнения Максвелла-Блоха, скоростные уравнения.

Abstract: In the present paper graphene nanoflake generator (spaser) is considered. Consistent derivation of main equations for the description of graphene spaser dynamics with the account of the material dispersion is provided. Single-mode equations and rate equations are derived. Explicit expressions for the parameters in the equations are obtained. Numerical values of these parameters, which describe graphene spaser dynamics, are given.

Keywords: plasmonic generator, graphene plasmonics, graphene spaser, Maxwell-Bloch equations, rate equations.