"Active nanoplasmonic metamaterials". O. Hess, J. B. Pendry, S. A. Maier, R. F. Oulton, J. M. Hamm, K. L. Tsakmakidis. NATURE MATERIALS 11, 573 (2012). DOI: 10.1038/nmat3356
Optical metamaterials and nanoplasmonics bridge the gap between
conventional optics and the nanoworld. Exciting and technologically
important capabilities range from subwavelength focusing and stopped
light to invisibility cloaking, with applications across science and
engineering from biophotonics to nanocircuitry. A problem that has
hampered practical implementations have been dissipative metal losses,
but the efficient use of optical gain has been shown to compensate these
and to allow for loss-free operation, amplification and nanoscopic
lasing. Here, we review recent and ongoing progress in the realm of
active, gain-enhanced nanoplasmonic metamaterials. On introducing and
expounding the underlying theoretical concepts of the complex
interaction between plasmons and gain media, we examine the experimental
efforts in areas such as nanoplasmonic and metamaterial lasers. We
underscore important current trends that may lead to improved active
imaging, ultrafast nonlinearities on the nanoscale or cavity-free lasing
in the stopped-light regime.
Los metamateriales ópticos y la nanoplasmónica ayudan a disminuir la brecha que existe entre la óptica convencional y el nanomundo. Con los que se pueden controlar fenómenos fascinantes y de alta importancia tecnológica, que van desde el enfocamiento por debajo de las longitudes de onda hasta la manipulación de la luz en capas de invisibilidad, con aplicaciones a todo lo largo de la ciencia y la ingeniería, que van desde la biofotónica hasta los nanocircuitos. Un problema que ha evitado su implementación práctica ha sido las pérdidas disipativas en los metales, pero el uso eficiente de la ganancia óptica ha mostrado que puede compensarlas y permitir una operación libre de pérdidas, amplificación y emisión nanoscópica de luz láser. Aquí se revisan los progresos más recientes y en curso en el ámbito de los metamateriales activos nanoplasmónicos de ganancia incrementada. Se examinan los esfuerzos experimentales en áreas tales como nanoplasmónica y láseres de metamateriales, a partir de la introducción y la exposición de los conceptos teóricos que rigen las complejas interacciones existentes entre los plasmones y el medio de ganancia. Se resaltan las tendencias actuales más importantes, que pueden llevar a la mejora de la imagenología activa, de las no linealidades ultrarrápidas nanométricas o de la emisión de luz láser libre de cavidades en el régimen de luz detenida.
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