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我國科學(xué)家在納米尺度光操控領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。記者10日獲悉，來自上海交通大學(xué)、國家納米科學(xué)中心等單位的科研人員，成功實現(xiàn)芯片上納米光信號的高效激發(fā)與路徑分離，為開發(fā)更小、更快、能耗更低的下一代光子芯片奠定了堅實基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然·光子學(xué)》雜志。

隨著芯片尺寸不斷縮小、能耗要求持續(xù)降低，如何在納米尺度上精確控制光的傳播，已成為發(fā)展下一代信息技術(shù)的核心瓶頸?！白鳛橐环N由光與材料耦合形成的特殊電磁波，極化激元能將光能量高度壓縮在納米尺度，是實現(xiàn)超小型光子器件的關(guān)鍵利器，有望應(yīng)用于光子芯片、量子信息等諸多前沿領(lǐng)域?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡摺⑸虾＝煌ù髮W(xué)教授戴慶告訴記者。

在各種極化激元形態(tài)中，高階雙曲聲子極化激元約束光場的能力比普通極化激元更強，尤其適合制造更緊湊的納米器件。但它的“激發(fā)門檻”極高，傳統(tǒng)方法難以實現(xiàn)高階極化激元的有效激發(fā)和操控。

為解決這一難題，科研人員創(chuàng)新性地提出了“兩步走”的激發(fā)策略：第一步，先用特制的金屬天線將普通激光轉(zhuǎn)換成一種基礎(chǔ)模式的納米光波；第二步，讓這種光波經(jīng)過一個極其平整的黃金邊界，通過散射巧妙地將其“轉(zhuǎn)換”成所需的高階光波。

“利用這種方法，我們不僅在室溫下實現(xiàn)了高階光波的長距離、低損耗傳輸，還通過精巧的結(jié)構(gòu)設(shè)計，像控制交通一樣，讓不同模式的光波分道揚鑣，實現(xiàn)了光信號在納米尺度的路由功能?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡?、國家納米科學(xué)中心副研究員胡海說。

戴慶表示，這項研究不僅提出了一種高效激發(fā)納米光波的新方法，還展示了其在光路徑精確控制方面的潛力，對發(fā)展納米光路和集成光子器件等具有重要意義。

（受訪者供圖）