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極化激元領域有新進展 有望實現(xiàn)納米尺度光電融合
2022年08月23日 11:43:14
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點擊量：3876
近日，國家納米科學中心研究人員與合作者在極化激元領域取得新進展。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】光子是一種傳遞電磁相互作用的基本粒子，是一種規(guī)范玻色子。光子是電磁輻射的載體，而在量子場論中光子被認為是電磁相互作用的媒介子。與電子相比，光子具有速度快、能耗低、容量高等諸多優(yōu)勢，被寄予未來大幅提升信息處理能力的厚望。
微納光學主要是指微納米尺度的光學效應，以及利用微納米尺度的光學效應開發(fā)出光學器件、系統(tǒng)以及裝置。所研究的是在微納尺度下光電子的運動傳輸特性、光電子與物質(zhì)的相互作用規(guī)律、相關的操縱及其應用技術等。微納光學元件可以在局域電磁相互作用的基礎上實現(xiàn)許多全新功能，因此在光通信、互聯(lián)、存儲、傳感和成像等領域起到重要的作用。微納光學不僅是光電子產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向之一，也是目前光學領域的前沿研究方向。然而，由于光學衍射極限的存在，很難實現(xiàn)納米尺度上光信息的傳輸和處理，阻礙了光子優(yōu)異性能的發(fā)揮。
因此，更好地在納米尺度操控光子實現(xiàn)光電融合，是未來大幅提升信息處理能力的關鍵。近日，國家納米科學中心研究人員與合作者在極化激元領域取得新進展。極化激元是一種存在于材料表界面的特殊電磁模式，也可以認為是一種光子與物質(zhì)耦合形成的準粒子。它具有優(yōu)異的光場壓縮能力，可以輕易突破光學衍射極限，將光波長壓縮到納米尺度進行操控，實現(xiàn)納米尺度上光信息的傳輸和處理。
在前期研究工作中，研究人員們發(fā)展了氣體分子高效摻雜石墨烯的方法，保持著室溫下石墨烯等離激元最長傳輸距離的記錄。接著研究人員利用近場光學顯微鏡，將10微米的紅外光壓縮到千分之一再做調(diào)控，并成功構建石墨烯/α相氧化鉬異質(zhì)結，實現(xiàn)極化激元等頻輪廓從開口到閉合的動態(tài)、可逆拓撲轉變，并使其傳播方向突破了原有晶向的限制。
研究團隊首次在實驗上證明了雜化極化激元的等頻輪廓發(fā)生拓撲轉變，不僅使其傳播方向突破了原有晶向的限制，還能夠?qū)⒛芰扛咝R聚進行定向低損傳輸。這項研究將為進一步操控電磁波的定向傳播和能量匯聚提供新途徑，也為設計納米光電互聯(lián)芯片提供了新的思路。
(資料來源：科技日報)
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