基于单个复合微腔的芯片上表面等离激元感应透明

表面等离激元感应透明类似于经典的电磁感应透明,由于其在透明窗口处有较强的慢光效应,可以极大地增强光与物质的相互作用,因此在非线性光学和集成光子器件领域具有重要应用。目前国际上在该领域的实验研究中存在的难题是,难以在平行于金属微纳结构表面的平面内实现芯片上可集成的表面等离激元感应透明。这就严重限制了表面等离激元感应透明在集成光子回路和集成光子器件中的应用。针对这一研究现状,北京大学龚旗煌教授领导的团队设计出单个表面等离激元复合微腔,在实验上成功地实现了芯片上可集成的表面等离激元感应透明,相关结果发表在近期的Advanced Optical Materials (Advanced Optical Materials 2, 320 (2014))上,并被选为同期的封面文章。

他们设计出一种支持多种表面等离激元共振的新型复合微腔,将微腔特征尺寸减小了一个数量级,仅为600nm。并且,通过将复合微腔刻蚀在集成光子回路中,直接在集成光子回路中实现了平面内片上集成的表面等离激元感应透明。当受表面等离激元导波模式激发时,复合微腔所支持的微腔模式受到不同程度的响应,对应产生的超辐射模式和亚辐射模式之间发生相干耦合,形成表面等离激元感应透明。另外,他们还通过在复合微腔表面覆盖一层80 nm厚的PMMA薄膜,在近红外波段和通信波段得到了两个表面等离激元感应透明窗口。

这项研究工作不仅有助于推动基于表面等离激元感应透明的微纳集成光子器件的研究,而且为实现基于表面等离激元回路的超高速信息处理芯片提供了一种新的可能。