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等离激元光子学研究获新进展

  等离子体光子学研究取得新进展

  上个世纪中叶发展起来的信息技术,已经使人们的社会生活和经济发展方式发生了革命性的变化,但随着现代加工技术的不断完善和电子器件一体化的进步,电子芯片的物理瓶颈如量子尺寸效应和热效应必然会制约信息技术的发展,作为信息的载体,光子具有电子无与伦比的优势,如高带宽,高密度,高速度和低耗散,光信号传输速度比电子快1000倍,而且光信号可以承载强度,偏振,相位和频率等信息,可以打破二进制限制,但是由于光的衍射极限,光器件和芯片很难实现小型化,实现大规模集成。等离子体,即自由集体振荡电子气在被光激发的金属纳米结构中是新的量子态,它可以突破光的衍射极限来操纵纳米尺度的光,小型化的光学元件和芯片的操纵,以及超越摩尔的信息领域“法律带来了黎明。纳米光学处理器的发展需要解决纳米光源,纳米光波导,纳米分光器,等离子体逻辑与计算元件,纳米光电光电转换器件等一系列纳米光学元件的设计与制造。目前,Plasmonics的研究已经成为世界上非常有竞争力的领域。
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中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理实验室(研究部)以徐红星为团队的研究团队一直致力于这一新兴领域。 (Nano Lett.9,4168,(2009)),基于纳米光电子集成和单分子遥感的光子 - 激子转换的研究(Nano Lett.9,2049,Research on Nanowire Directed Emission Based on Loop Design(Nano (2009))和纳米天线的发光偏振调节(PNAS 105,16448(2008); ACS Nano 3,637,(2009))上获得的系统结果。 >最近,该组织的成员李志鹏博士等人发现,当银纳米线的一端用光照射以激发在纳米线中传播并在另一端发射的等离子体时,一些纳米等离子体具有极化的致动器波导研究发现该特性与纳米线中m = 0和m = 1模式的激发效率和衰减速率有关,由于纳米线的混合纳米线中的不同模式,宽度和尖端变形纳米线的形态影响这两种模式的激发和传播。他们与美国莱斯大学的Peter Nordlander教授团队的合作从理论上解释了这一现象。这一发现对于新型纳米光学元件及其一体化具有重要意义。另外,具有偏振保持特性的纳米波导也可能被用作量子信息的数据总线。结果发表在最近的(Nano Letters 10,1831(2010))。另外,方伟瑞等博士团队最近发现,在分叉结构的纳米等离子体波导中,通过改变不同入射光的偏振方向可以控制等离子体的传输,不同的波导分支实现纳米级光子路由(Router) ;并且在相同的波导分叉结构中可以将不同波长的光分别传输到波导的不同分支,从而实现纳米级光子复用(Multiplexer)。这一发现将在构建基于等离子激元的纳米光子处理器和新型光子通信设备中具有重要的应用。结果发表在同一期(Nano Letters 10,1950(2010))。
\\ u0026>这些研究项目由国家自然科学基金,科学技术部和中国科学院知识创新工程资助。 (来源:中国科学院物理研究所)

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