無偏振依賴的表面等離激元定向激發

beat365“介觀光學與飛秒光物理創新研究群體”陳建軍研究員和龔旗煌院士等提出利用金屬尖端上的局域熱點解決表面等離激元激發的偏振依賴難題，在實驗上實現了無偏振依賴的表面等離激元定向激發，并且為芯片内局域表面等離激元和傳播表面等離激元提供了連接橋梁。該研究結果近期發表在光學領域重要期刊Laser & Photonics Reviews上，并被選為同期的内封面(Inside Front Cover)文章。(Jianjun Chen, Chengwei Sun, Kexiu Rong, Hongyun Li, and Qihuang Gong, "Polarization-free directional coupling of surface plasmon polaritons," Laser & Photonics Reviews 9, 419-426, 2015)

表面等離激元(SPPs)能突破光的衍射極限，因此在納米光子學領域引起了廣泛的研究興趣。由于表面等離激元固有的偏振依賴特性(TM偏振模式)，隻有p偏振光才能激發表面等離激元，而實現s偏振光定向激發表面等離激元是一個很大的難題。研究論文提出用s偏振光先激發金屬尖端上的局域熱點，然後利用局域熱點與傳播表面等離激元的之間的耦合在實驗上實現了s偏振光定向激發表面等離激元。該工作從根本上解決了表面等離激元激發的偏振依賴難題，在亞波長表面等離激元波導上實現了無偏振依賴(p偏振和s偏振)的表面等離激元定向激發。該無偏振依賴的表面等離激元定向激發器保留了s偏振光的能量和信息，因此在深亞波長尺度下的全光信息處理回路中具有重要應用。

另外，課題組基于該亞波長表面等離激元波導，通過雙縫幹涉或準柱面波的調制，在實驗上實現了超寬帶的表面等離激元激發(Nanoscale 6, 13487-13493, 2014; Scientific Reports 5, 11331, 2015)。此外，課題組利用該波導在實驗上實現了超小的波長分束器(Optics letters 40, 685-688, 2015)和亞波長傳感器 (Analyst 2015, DOI: 10.1039/c5an00935a)。其中發表在Nanoscale的工作被選為同期的封底文章。

這些研究工作得到國家973項目，國家自然科學基金委、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室及量子物質2011科學協同創新中心的支持。