基于極化激元的納米光子學(xué)技術(shù)能夠在深亞波長尺度實現(xiàn)對光子的操控，是未來實現(xiàn)高速光信息處理的關(guān)鍵。來自國家納米科學(xué)中心等單位的研究人員成功給低對稱極化激元拍了個照，實現(xiàn)了低對稱聲子極化激元的實空間成像，證實了近場“軸色散”效應(yīng)，揭示了一種新的在納米尺度實現(xiàn)光子操控的可行路徑。相關(guān)研究成果12月12日在線發(fā)表于《自然·納米技術(shù)》雜志。

表面聲子激元是一種存在于極性晶體表界面上的特殊電磁模式，也可被認(rèn)為是一種光子與物質(zhì)耦合形成的準(zhǔn)粒子。“它可以實現(xiàn)高效的光場壓縮和能量聚焦，調(diào)控納米尺度光傳輸?shù)姆较颍诩{米光子學(xué)尤其是二維光場調(diào)控領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。”論文共同通訊作者、國家納米科學(xué)中心研究員戴慶介紹。

“然而，此前報道的聲子激元都存在于高對稱晶體的表面，其調(diào)控自由度受到晶體對稱性的束縛，限制了其優(yōu)異性能的發(fā)揮。”戴慶介紹。

利用近場光學(xué)顯微鏡，戴慶課題組與合作者以單斜晶體鎢酸鎘的聲子激元為研究對象，成功對鎢酸鎘晶體表面聲子激元波前的實空間進(jìn)行成像，直接證實了低對稱晶體中近場“軸色散”效應(yīng)的存在。

“單斜晶體鎢酸鎘具有較低的對稱性，我們用近場顯微鏡，觀測到了鎢酸鉻晶體表面聲子極化激元的光學(xué)模式。”論文共同第一作者、國家納米科學(xué)中心副研究員胡德波表示，這就類似于給石子激起的水波拍了個照片，但是這個水波不但不是圓形向外擴(kuò)散，而且還上下左右都不對稱。

對此，戴慶表示，這項研究不僅為近場“軸色散”效應(yīng)提供了最關(guān)鍵的證據(jù)，同時也拓展了極化激元的研究體系，為平面光場的調(diào)控提供了新的方法。此外，它揭示的近場“軸色散”效應(yīng)意味著不同頻率的聲子激元對應(yīng)不同的光軸指向，因而可用于實現(xiàn)納米尺度的波分復(fù)用。

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