Fundamental Investigations of Nanolaser Physics: Statistical Properties, Thermal Stability, and Temporal Dynamics of Light Emission

纳米激光物理的基础研究:统计特性、热稳定性和光发射的时间动力学

基本信息

  • 批准号:
    1405234
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 35万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-07-01 至 2018-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Fundamental Investigations of Nanolaser Physics: Statistical Properties, Thermal Stability, and Temporal Dynamics of Light EmissionNanoscale lasers, with dimensions smaller than their operating wavelength, have the potential to offer unprecedented communication, sensing, and illumination functionalities, due to their incredibly small footprint and energy budget. However, the fundamental properties of nanolaser light emission are poorly understood, in particular their statistical properties. The objectives of this research are to develop a theoretical model describing the dynamics of nanolasers based on a rigorous set of measurements and to demonstrate electronically controlled nanolasers operating at room temperature. These nanoscale lasers would find applications in quantum communications and computation networks for secure communications and for modeling of complex systems like the Earth's climate. In addition, nanolasers have the potential for sensing bio-chemical agents in extremely small volumes for healthcare applications.The overall significance of the proposed effort is to further advance the fundamental knowledge of nanoscale lasers. Nanolasers, which are formed from metallic, insulating, and semi-conducting materials, have temperature-dependent properties. The thermal stability of these lasers is intricately coupled to their emission properties. Additionally, the light emission and thermal properties generally evolve in time. Therefore, a theoretical model describing the dynamics of nanolasers, coupled with their statistical and thermal characteristics will be developed. The Purcell effect in quantum dissipative systems will be investigated to describe the sub-threshold behavior in nanolasers. Experimental objectives of this project include the design and analysis of second and/or higher order coherence measurements tailored for semiconductor telecom wavelength nanolasers at various temperatures. Electrically pumped coaxial nanolasers for continuous wave operation at room temperature will be fabricated and characterized. Results of these experiments will lead to construct more accurate models of nanolaser dynamics.
纳米激光物理的基础研究:光发射的统计特性、热稳定性和时间动力学纳米级激光器的尺寸小于其工作波长,由于其占地面积和能量极小,因此有潜力提供前所未有的通信、传感和照明功能预算。 然而,人们对纳米激光发射的基本特性知之甚少,特别是它们的统计特性。这项研究的目标是基于一组严格的测量开发一个描述纳米激光器动力学的理论模型,并展示在室温下运行的电子控制纳米激光器。这些纳米级激光器将在量子通信和计算网络中找到应用,以实现安全通信和对地球气候等复杂系统进行建模。 此外,纳米激光器具有在医疗保健应用中传感极小体积生化制剂的潜力。所提出的努力的总体意义是进一步推进纳米级激光器的基础知识。纳米激光器由金属、绝缘和半导体材料形成,具有与温度相关的特性。这些激光器的热稳定性与其发射特性密切相关。 此外,光发射和热性能通常随时间变化。因此,将开发一个描述纳米激光器动力学及其统计和热特性的理论模型。将研究量子耗散系统中的珀塞尔效应,以描述纳米激光器中的亚阈值行为。该项目的实验目标包括为不同温度下的半导体电信波长纳米激光器量身定制的二阶和/或高阶相干测量的设计和分析。将制造并表征用于室温下连续波操作的电泵同轴纳米激光器。这些实验的结果将有助于构建更准确的纳米激光动力学模型。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Coupling in a dual metallo-dielectric nanolaser system
双金属电介质纳米激光系统中的耦合
  • DOI:
    10.1364/ol.42.004760
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Deka, Suruj S.;Pan, Si Hui;Gu, Qing;Fainman, Yeshaiahu;El Amili, Abdelkrim
  • 通讯作者:
    El Amili, Abdelkrim
Nonreciprocal lasing in topological cavities of arbitrary geometries
  • DOI:
    10.1126/science.aao4551
  • 发表时间:
    2017-11-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    56.9
  • 作者:
    Bahari, Babak;Ndao, Abdoulaye;Kante, Boubacar
  • 通讯作者:
    Kante, Boubacar
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Yeshaiahu Fainman其他文献

Système et procédé pour un état lié dans des sources laser en continuum
连续激光源的系统和程序
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Boubacar Kante;Yeshaiahu Fainman;Thomas Lepetit;Ashok Kodigala;Qingyi Gu
  • 通讯作者:
    Qingyi Gu

Yeshaiahu Fainman的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Yeshaiahu Fainman', 18)}}的其他基金

PIC: Hybrid Photonic-Electronic Reprogrammable Reservoir Computing with Polarization Modes-enhanced Dimensionality
PIC:具有偏振模式增强维数的混合光子-电子可重编程储层计算
  • 批准号:
    2217453
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
ASCENT: Collaborative Research: Programmable Photonic Computation Accelerators (PPCA)
ASCENT:协作研究:可编程光子计算加速器(PPCA)
  • 批准号:
    2023730
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Quantum Communication Circuits on a CMOS Chip (QC4)
CMOS 芯片上的量子通信电路 (QC4)
  • 批准号:
    1901844
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
PIC: Mobile in Situ Fourier Transform Spectrometer on a Chip
PIC:芯片上的移动原位傅立叶变换光谱仪
  • 批准号:
    1807890
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CREWS: Chemical Resonance Excitation Wavelength Selection for Label-Free DNA Analysis
CREWS:无标记 DNA 分析的化学共振激发波长选择
  • 批准号:
    1704085
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Synthesis of Second-Order Optical Nonlinearities with Electronic Metamaterials
用电子超材料合成二阶光学非线性
  • 批准号:
    1707641
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: EAGER: Generation and Manipulation of New Sources in 20-60 micron on a Chip
合作研究:EAGER:在芯片上生成和操纵 20-60 微米的新光源
  • 批准号:
    1644647
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
E2CDA: Type I: Collaborative Research: Energy Efficient Computing with Chip-Based Photonics
E2CDA:类型 I:协作研究:基于芯片的光子学的节能计算
  • 批准号:
    1640227
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Exploring the Frontier of Photonic Device Size, Speed, and Efficiency Limits with Gain-enhanced Multifuncional Metamaterials
利用增益增强型多功能超材料探索光子器件尺寸、速度和效率限制的前沿
  • 批准号:
    1507146
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
EAGER: Cartridge lab-on-chip (CLOC) for Mobile Health
EAGER:用于移动医疗的盒式芯片实验室 ​​(CLOC)
  • 批准号:
    1445158
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

多元调查数据中统计关联模式的潜变量与图建模研究
  • 批准号:
    12301373
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
垃圾填埋场碳氢氧稳定同位素分馏规律及其在环境调查中的示踪应用
  • 批准号:
    42307195
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
新疆猪源optrA/poxtA阳性肠球菌的分子流行病学调查及粪菌移植对其在肠道中传播的影响
  • 批准号:
    32360910
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
算法规范对知识型零工在客户沟通中情感表达的动态影响调查:规范焦点理论视角
  • 批准号:
    72302005
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于复杂抽样和时空效应下卫生服务调查数据的小域估计方法研究
  • 批准号:
    82304238
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

NSFGEO-NERC: Magnetotelluric imaging and geodynamical/geochemical investigations of plume-ridge interaction in the Galapagos
NSFGEO-NERC:加拉帕戈斯群岛羽流-山脊相互作用的大地电磁成像和地球动力学/地球化学研究
  • 批准号:
    NE/Z000254/1
  • 财政年份:
    2025
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Research Grant
SBIR Phase II: Development of a Novel Measurement Technology to Enable Longitudinal Multiomic Investigations of the Gut Microbiome
SBIR 第二阶段:开发新型测量技术以实现肠道微生物组的纵向多组学研究
  • 批准号:
    2314685
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
CAREER: Observational and Modeling Investigations of Pulsating Aurora Electrodynamics
职业:脉动极光电动力学的观测和建模研究
  • 批准号:
    2339961
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAS: Designing Copper-based Multi-metallic Single-atom Alloys for Cross Coupling Reactions through Combined Surface Science and Catalytic Investigations
CAS:通过结合表面科学和催化研究设计用于交叉偶联反应的铜基多金属单原子合金
  • 批准号:
    2400227
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: NSFGEO-NERC: Magnetotelluric imaging and geodynamical/geochemical investigations of plume-ridge interaction in the Galapagos
合作研究:NSFGEO-NERC:加拉帕戈斯群岛羽流-山脊相互作用的大地电磁成像和地球动力学/地球化学研究
  • 批准号:
    2334541
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 35万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了