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暨南大學(xué)在光學(xué)超表面研究領(lǐng)域取得重要進展

發(fā)布：cyqdesign 2022-08-17 22:21 閱讀：4235

近日，暨南大學(xué)光子技術(shù)研究院李向平、鄧子嵐教授團隊在光學(xué)超表面研究領(lǐng)域取得重要進展，其最新研究成果以“Planar chiral metasurfaces with maximal and tunable chiroptical response driven by bound states in the continuum”為題，于2022年7月15日發(fā)表于《Nature Communications》上。暨南大學(xué)史坦博士、鄧子嵐教授以及中國科學(xué)院物理所耿廣州工程師為該工作的共同第一作者，暨南大學(xué)鄧子嵐教授、李向平教授以及中國科學(xué)院物理所李俊杰研究員為共同通訊作者。此外，澳大利亞國立大學(xué)、美國紐約市城市大學(xué)、新加坡南洋理工大學(xué)、新加坡國立大學(xué)的合作者也為這項研究做出了貢獻。

光與特定的幾何形狀相互作用會產(chǎn)生手性效應(yīng)，包括圓二色性(Circular Dichroism)和旋光性(Optical activity)，表現(xiàn)為左/右旋圓偏振光照明之間的強度和相位響應(yīng)差異。光學(xué)手性響應(yīng)容易在三維(3D)光子結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)，然而這依賴于苛刻的3D納米制造技術(shù)，實用性受限。二維(2D)或平面結(jié)構(gòu)已經(jīng)展示出具有偏振轉(zhuǎn)換特性的平面手性光學(xué)響應(yīng)，然而，由于吸收及散射損耗的存在，同時實現(xiàn)最大手性響應(yīng)與超高Q因子仍具有挑戰(zhàn)性，阻礙了諸多基于強手性光與物質(zhì)相互作用的應(yīng)用場景。BIC是提高納米光子結(jié)構(gòu)Q因子的有效解決方案，將BIC與手性納米結(jié)構(gòu)相結(jié)合，有望擴展光學(xué)手性響應(yīng)的應(yīng)用場景。

本研究工作提出了一種基于連續(xù)域中束縛態(tài)(BIC)的平面手性超表面，在光學(xué)頻段實現(xiàn)了同時具有超高品質(zhì)(Q)因子和超高圓二色性(CD)的手性響應(yīng)。通過調(diào)控C2超原子的面內(nèi)結(jié)構(gòu)非對稱度，獲得了理論線性CD與非線性CD均接近1；實驗線性CD高達0.93，非線性CD高達0.81的近完美平面手性響應(yīng)。研究成果有望應(yīng)用到特定偏振態(tài)激光、手性非線性光學(xué)器件等領(lǐng)域。

該研究得到了國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學(xué)基金、廣東省“珠江人才計劃”引進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊項目、廣東省杰出青年科學(xué)基金等項目的支持。

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