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基于单个复合微腔的表面等离激元感应透明

  “介观光学与飞秒光物理”基金委创新研究群体胡小永教授、龚旗煌教授等在面上芯片集成的表面等离激元感应透明研究中取得重要进展,研究论文于2014年4月14日发表在重要期刊Advanced Optical Materials上(Zhen Chai, Xiaoyong Hu, Yu Zhu, Sibai Sun, Hong Yang andQihuang Gong,“Ultracompact Chip-Integrated Electromagnetically Induced Transparency in a Single Plasmonic Composite Nanocavity”, Advanced Optical Materials2, 320 (2014)),并被选为同期的封面文章。博士生柴真是论文第一作者。

  表面等离激元感应透明类似于经典的电磁感应透明,在非线性光学和集成光子器件领域具有重要应用。目前国际上在该领域的实验研究中存在的难题是,难以在平行于金属微纳结构表面的平面内实现芯片上可集成的表面等离激元感应透明。这就严重限制了表面等离激元感应透明在集成光子回路和集成光子器件中的应用。

  研究论文设计出一种支持多种表面等离激元共振的新型复合微腔,将微腔特征尺寸减小了一个数量级,仅为600nm。通过将复合微腔刻蚀在集成光子回路中,利用单个复合微腔所支持的辐射模式与非辐射模式的相干耦合,直接在集成光子回路中实现了平面内片上集成的表面等离激元感应透明。还通过在复合微腔表面覆盖一层80 nm厚的PMMA薄膜,得到了两个表面等离激元感应透明窗口。研究工作不但有助于推动基于表面等离激元感应透明的微纳集成光子器件的研究,而且为非线性光学效应和现象的研究提供了一个平台。

 上述工作得到国家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”项目以及介观物理国家重点实验室的资助。

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