基于極化激元的納米光子學(xué)技術(shù)能夠在深亞波長(zhǎng)尺度實(shí)現(xiàn)對(duì)光子的操控，是未來實(shí)現(xiàn)高速光信息處理的關(guān)鍵。來自國(guó)家納米科學(xué)中心等單位的研究人員成功給低對(duì)稱極化激元拍了個(gè)照，實(shí)現(xiàn)了低對(duì)稱聲子極化激元的實(shí)空間成像，證實(shí)了近場(chǎng)“軸色散”效應(yīng)，揭示了一種新的在納米尺度實(shí)現(xiàn)光子操控的可行路徑。相關(guān)研究成果12月12日在線發(fā)表于《自然·納米技術(shù)》雜志。

表面聲子激元是一種存在于極性晶體表界面上的特殊電磁模式，也可被認(rèn)為是一種光子與物質(zhì)耦合形成的準(zhǔn)粒子。“它可以實(shí)現(xiàn)高效的光場(chǎng)壓縮和能量聚焦，調(diào)控納米尺度光傳輸?shù)姆较?，在納米光子學(xué)尤其是二維光場(chǎng)調(diào)控領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。”論文共同通訊作者、國(guó)家納米科學(xué)中心研究員戴慶介紹。

“然而，此前報(bào)道的聲子激元都存在于高對(duì)稱晶體的表面，其調(diào)控自由度受到晶體對(duì)稱性的束縛，限制了其優(yōu)異性能的發(fā)揮。”戴慶介紹。

利用近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡，戴慶課題組與合作者以單斜晶體鎢酸鎘的聲子激元為研究對(duì)象，成功對(duì)鎢酸鎘晶體表面聲子激元波前的實(shí)空間進(jìn)行成像，直接證實(shí)了低對(duì)稱晶體中近場(chǎng)“軸色散”效應(yīng)的存在。

“單斜晶體鎢酸鎘具有較低的對(duì)稱性，我們用近場(chǎng)顯微鏡，觀測(cè)到了鎢酸鉻晶體表面聲子極化激元的光學(xué)模式。”論文共同第一作者、國(guó)家納米科學(xué)中心副研究員胡德波表示，這就類似于給石子激起的水波拍了個(gè)照片，但是這個(gè)水波不但不是圓形向外擴(kuò)散，而且還上下左右都不對(duì)稱。

對(duì)此，戴慶表示，這項(xiàng)研究不僅為近場(chǎng)“軸色散”效應(yīng)提供了最關(guān)鍵的證據(jù)，同時(shí)也拓展了極化激元的研究體系，為平面光場(chǎng)的調(diào)控提供了新的方法。此外，它揭示的近場(chǎng)“軸色散”效應(yīng)意味著不同頻率的聲子激元對(duì)應(yīng)不同的光軸指向，因而可用于實(shí)現(xiàn)納米尺度的波分復(fù)用。

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