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《光:科学与应用》报道蒋立勇教授团队表面等离激元相干光谱调控最新成果
时间: 2019-02-18 来源: 理学院 作者: 点击: 307


在过去的二十年里,以光子晶体、金属纳米天线、超材料和超表面为代表的人工微纳结构在集成光通信、显示照明、传感、电子对抗等信息技术领域分支得到了广泛的关注和应用,这离不开人类对人工微纳结构光谱调控理论和技术的不断探索和创新。通常人们可以通过改变光源参数(频率、强度、相位、偏振)或者设计人工微纳结构特征参数来调节其光学响应。表面等离激元相干光谱调控是近些年来人工微纳结构光谱调控研究的前沿方向,其主要理论建立在“相干完美吸收”效应基础上,并在全光逻辑器件相干成像量子校验和自聚焦等方向上得到了的应用验证(见Light-Sci. Appl. 2012, 1, e18Nat. Commun. 2015, 6, 7031Light-Sci. Appl. 2018, 7, 17157Nat. Commun. 2018, 9, 182)。现有的表面等离激元相干光谱调控技术是通过“面外”自由空间驻波场进行全光操纵,在表面等离激元的模式选择性和空间选择性上存在不足,而且“面外”相干调控不利于芯片集成。

为了解决上述问题,南京理工大学理学院蒋立勇教授提出了一种新的基于表面等离激元模式镜面对称/反对称干涉效应的“面内”相干调控方法,并通过与新加坡南洋理工大学申泽骧教授新加坡科技设计大学Joel K. W. Yang教授团队的合作在实验上完成了“面内”相干调控机理和应用的验证。

在这项工作中,合作团队报道了不同表面等离激元模式在镜面对称条件下的相长干涉(相干吸收)和相消干涉(相干透明)机理,分别基于远场非对称聚焦和光纤集成干涉提出了两种“面内”相干调控光路,验证了金纳米圆盘的表面等离激元开光现象和编码方案。“面内”相干调控具有独特的模式选择性和空间选择性,并且不依赖自由空间驻波场的产生,便于芯片集成。该方法的提出为表面等离激元相干光谱调控提供了新的途径,并可以拓展到其它人工微纳结构(如光子晶体、回音壁等)的光谱调控研究上,未来有望在集成光通信和微纳显示等领域启发更多的创新应用,如选择性表面增强光谱与生物传感,选择性相干成像,空间分辨面阵列激光,多自由度全光逻辑器件等。

相关成果于201926日以“In-plane coherent control of plasmon resonances for plasmonic switching and encoding(表面等离激元的面内相干调控及开关与编码应用)”为题在线发表在Nature出版集团旗下的国际光学顶尖期刊《Light: Science & Applications》(光:科学与应用,影响因子13.625)上。我校为第一单位,蒋立勇教授为该论文的第一作者和通信作者,申泽骧教授和Joel K. W. Yang教授为共同通信作者。南洋理工大学的尹婷婷博士Alexander M. Dubrovkin博士为该工作提供了光谱测试,新加坡科技局的董兆刚研究员提供了实验样品,华中科技大学的陈云天教授团队在基于多极子模型的仿真计算验证上给予了支持。该项研究得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省“六大人才高峰"高层次人才项目以及南京理工大学“青年拔尖”人才选聘计划的资助。

表面等离激元“面内”相干光谱调控机理及开关与编码应用

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41377-019-0134-1

蒋立勇教授简介:http://www.njust-lxy.com/lxy/index.php?m=&c=Plus&a=info&id=176


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