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表面等离激元全光微纳逻辑器件

  “介观光学与飞秒光物理”基金委创新研究群体胡小永和龚旗煌教授等在表面等离激元全光微纳逻辑器件研究中取得重要进展。微纳表面等离激元光源为全光逻辑芯片提供片上集成的信号光源,而目前表面等离激元光源的研究存在带宽小、消光比低、器件尺寸大等问题,限制了实际应用。表面等离激元微纳逻辑鉴别器是全光逻辑运算芯片的核心器件之一,目前尚无相关的器件报道。

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  研究工作提出利用表面等离激元带隙工程,在可见-近红外的范围内实现了超宽带表面等离激元光源,器件尺寸小于4 µm,工作带宽高达290nm,平均消光比高达30dB,获得了国际上带宽最宽、消光比最高的可片上集成的表面等离激元光源,为微纳光子学集成器件的研究提供了基础。相关工作发表在Adv. Optical Mater.上(Cuicui Lu, Xiaoyong Hu*, Hong Yang, and Qihuang Gong*, “Ultrawide-Band Unidirectional Surface Plasmon Polariton Launchers ”, Adv. Optical Mater. 1, 779 (2013)),并被选为同期的封面文章,同期进行的评述指出“不但为将来的光计算技术提供了极好的、芯片上的光源,而且为构造新型的纳米光子处理器铺平了道路”。

  在上述工作的基础上,进一步通过设计不同的表面等离激元能带将全光微纳逻辑鉴别器与超宽带单向表面等离激元发射器集成在同一个芯片上,对波长范围在650 nm ~ 1000 nm的不同波长区域实现了鉴别和编码,相关工作发表在Nature出版集团重要期刊Scientific Reports上(Cuicui Lu, Xiaoyong Hu*, Hong Yang, and Qihuang Gong*, “Integrated all-optical logic discriminatorsbased on plasmonicbandgap engineering”, Scientific Reports 3, 2778 (2013))。

  上述系列工作得到国家973项目、国家自然科学基金委“创新研究群体”和杰出青年基金项目、介观物理国家重点实验室的资助。

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