表面等離子體亞波長光學(xué)研究取得突破進(jìn)展

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【概要描述】日前，中科院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所瞬態(tài)光學(xué)與光子技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉雪明研究小組在表面等離子體激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）研究工作中取得突破進(jìn)展，設(shè)計(jì)出的基于SPPs納米諧振腔的多通道波分復(fù)用器的透射率比目前已報(bào)道的高值提高了近2倍。相關(guān)成果引起美國光學(xué)學(xué)會(huì)（Optical Society of America, OSA）關(guān)注。

　　日前，中科院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所瞬態(tài)光學(xué)與光子技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室劉雪明研究小組在表面等離子體激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）研究工作中取得突破進(jìn)展，設(shè)計(jì)出的基于SPPs納米諧振腔的多通道波分復(fù)用器的透射率比目前已報(bào)道的高值提高了近2倍。相關(guān)成果引起美國光學(xué)學(xué)會(huì)（Optical Society of America, OSA）關(guān)注。

　　SPPs是由外部電磁場與金屬表面自由電子相互作用形成的一種相干共振，具有巨大的局部場增強(qiáng)效應(yīng)。它能夠克服衍射極限，產(chǎn)生許多新穎的光學(xué)現(xiàn)象，如負(fù)折射、棱鏡、隱形等。這些復(fù)雜的現(xiàn)象有可能預(yù)示著新原理、新理論、新技術(shù)。SPPs為發(fā)展新型光子器件、寬帶通訊系統(tǒng)、微小光子回路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯微鏡、太陽能電池、新型光子傳感器等提供了可能。目前，基于SPPs的亞波長光學(xué)成為光學(xué)和光子學(xué)中發(fā)展為迅速的研究方向之一。

　　劉雪明研究員及其課題組成員王國璽、宮永康、王擂然、陸華、毛東和段利娜等近年來在開展SPPs的研究工作中，研究了SPPs在布拉格反射器、濾波器、波分復(fù)用器、非線性全光開關(guān)、二次諧波產(chǎn)生等領(lǐng)域的應(yīng)用，取得了一些創(chuàng)新性的研究成果。同時(shí)通過對SPPs納米波導(dǎo)的深入研究，發(fā)現(xiàn)了金屬-介質(zhì)-金屬納米腔具有極強(qiáng)的光局域共振和良好的濾波特性。相關(guān)成果已先后在Optics Letters、Optics Express、J. Opt. Soc. Am. B、Applied Optics等國際一流學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇，得到了國內(nèi)外同行專家的認(rèn)可和積極評價(jià)。

　　劉雪明等科研人員基于此效應(yīng)設(shè)計(jì)出一種基于SPPs納米諧振腔的多通道波分復(fù)用器。通過對納米腔的半徑、耦合長度、折射率等物理參數(shù)與SPPs共振透射率之間關(guān)系的測試結(jié)果表明，該波分復(fù)用器具有結(jié)構(gòu)緊湊、波長可調(diào)、透射率高等優(yōu)點(diǎn)，它的透射率比目前已報(bào)道的高值提高了近2倍。這種波分復(fù)用器可應(yīng)用于集成光通信、光計(jì)算、光信息處理等領(lǐng)域。相關(guān)的成果于2011年2月8日發(fā)表在《Optics Express》，論文題目為：Tunable multi-channel wavelength demultiplexer based on MIM plasmonic nanodisk resonators at telecommunication regime（http://www.opticsinfobase.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-19-4-3513 ）。該研究成果被OSA于2011年2月14日選為 “Image of the week”。

　　基于納米諧振腔的多信道波分復(fù)用器(http://www.opticsinfobase.org/oe/viewmedia.cfm?uri=oe-19-4-3513&seq=1)