“飛秒光物理和介觀光學”創新研究群體在介觀光學研究中繼續獲得重要進展

繼本月在一個非對稱T型狹縫結構單元中觀察到表面等離激元類電磁感應透明現象之後，“飛秒光物理和介觀光學”創新研究群體龔旗煌教授、古英副教授和研究生發現了在表面等離激元結構誘導的亞波長尺度各向異性Purcell系數下的原子自發輻射譜線的變窄。論文于2012年4月18日發表在重要刊物Nano Letters（Ying Gu, Luojia Wang, Pan Ren, Junxiang Zhang, Tiancai Zhang, Olivier J. F. Martin, and Qihuang Gong, Surface-Plasmon-Induced Modification on the Spontaneous Emission Spectrum via Subwavelength-Confined Anisotropic Purcell Factor, http://dx.doi.org/10.1021/nl300655n)。本工作合作者還包括山西大學和瑞士EPFL的研究人員。

納米技術的發展使得在納米尺度上光和物質的相互作用研究成為焦點，并可能用于解決目前信息科技中器件的小型化問題。近年來，由納米金屬結構内部的自由電子的集體振蕩模式而形成的表面等離激元受到關注。本工作利用納米金屬結構的表面等離激元誘導的各向異性的Purcell系數和量子幹涉原理的結合，提出了各向異性Purcell系數下四能級原子中自發輻射譜線線寬的控制機理。作為原理的證實及其在表面等離激元結構中的應用，發現了限制在亞波長尺度内的表面等離激元結構誘導的各向異性Purcell系數導緻的納米金屬線附近的譜線變窄、周期性納米金屬結構中的譜線由窄到寬的線寬“脈動”（下圖）、以及共振的納米金屬結構中的譜線線寬劇烈變化。這種納米金屬結構和量子的聯合體系将會在有源、超緊湊的納米器件中有一定的應用。

審稿人指出本研究工作“目前正處在一個流行的活躍的研究方向上（This is a popular and active research direction at this moment.）”，并且“架起了量子光學和擁有納米結構的表面等離激元光學的橋梁（The paper bridges the fields of quantum optics and plasmonics that is useful for the field of nanostructures.）”。

研究工作得到國家自然科學基金委“創新研究群體”項目、基金委重大研究計劃“培育”項目、科技部973項目和介觀物理國家重點實驗室自主課題等的資助。