北京理工在紅外納米光場(chǎng)傳播調(diào)控方面取得重要進(jìn)展

光子可以像電子一樣作為信息載體來(lái)生成、處理、傳輸信息。與電子相比，光子作為信息載體具有速度快、帶寬高、容量大的優(yōu)勢(shì)。光子芯片有望解決電子芯片解決不了的功耗、訪存能力和計(jì)算機(jī)整體性能等難題，被認(rèn)為是下一代通信技術(shù)(光通信)的基礎(chǔ)設(shè)施。雖然光子芯片的研究已經(jīng)取得了非常多的重要進(jìn)展，但下一代納米光電芯片的開發(fā)、集成和應(yīng)用一直存在兩個(gè)關(guān)鍵問題：1.光場(chǎng)衍射限制了光電器件的小型化和集成化(光場(chǎng)局域問題)；2.光子的玻色子屬性導(dǎo)致光與物質(zhì)相互作用較弱，與電子相比光子更難操控(光場(chǎng)操控問題)。 ?/YT,W<c;&  
納米光子學(xué)中利用極化激元（光子與其它粒子耦合產(chǎn)生的特殊電磁模式）實(shí)現(xiàn)光學(xué)通路及其片上集成是光子芯片研究的前沿方向。極化激元的高光場(chǎng)局域特性有望解決光場(chǎng)局域問題，其半光-半物質(zhì)屬性也為解決光場(chǎng)操控問題提供了有力手段。此前，北京理工大學(xué)物理學(xué)院姚裕貴教授團(tuán)隊(duì)成員段嘉華教授與西班牙奧維耶多大學(xué)Pablo Alonso Gonzalez教授合作，在三層轉(zhuǎn)角氧化鉬材料中發(fā)現(xiàn)了多重“光學(xué)魔角”，極化激元所有波矢分量對(duì)應(yīng)的波印廷矢量均指向同一方向，即光場(chǎng)能量沿著特定方向低損耗且非衍射傳播，是紅外光的天然納米波導(dǎo)。相關(guān)工作發(fā)表于Nature Materials [22, 867 (2023)]，并入選2023年中國(guó)光學(xué)十大影響力事件。然而，多層轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)制備過程較為復(fù)雜，精確控制轉(zhuǎn)角和二維材料厚度需要進(jìn)行多次材料制備和樣品對(duì)準(zhǔn)過程，不利于非衍射極化激元的實(shí)際應(yīng)用。 _}l7f  
鑒于此，北京理工大學(xué)物理學(xué)院姚裕貴教授團(tuán)隊(duì)成員段嘉華教授與西班牙奧維耶多大學(xué)Pablo Alonso Gonzalez教授再次合作，在Science Advances在線發(fā)表“Canalization-based super-resolution imaging using an individual van der Waals thin layer”的研究成果。研究者通過精確調(diào)控極化激元材料的介電環(huán)境，在單個(gè)氧化鉬薄層中實(shí)現(xiàn)了極化激元的非衍射傳播，從而避免了轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)所需的復(fù)雜樣品制備過程。在此基礎(chǔ)上，他們提出了基于極化激元非衍射傳播的超分辨光學(xué)成像方案，成像分辨率為入射光波長(zhǎng)的220分之一。 eEX*