亚波长光子学在中国的进展

Laser & Photonics Reviews特刊:Advances in subwavelength photonics in China

LPOR_0414_Einzelseiten.indd亚波长光子学是在尺寸(或特征尺寸)等于或小于光波长的结构下研究光的产生、控制及使用。最近这个领域发生了令人振奋的进展。比如,亚波长等离子设备可以减小设备尺寸和提高其功能性。设计巧妙的亚波长结构(包括光学超材料)可以为得到前所未有的物理性能以及传统材料无法实现的新功能开辟新的途径。一些先进的光电子材料的纳米颗粒和纳米线也可以应用于各种领域。

几十年来,中国把光学和光子学看做非常重要的学科,比如,中国科学院至少拥有4所研究院致力于光学研究,这是非常特别的。近年来,中国还注入巨大资源于纳米技术领域之中,这更加促进了亚波长光子学在中国的发展进步。另外,其中一个客座编辑(S.H.)注意到,两年前作为编辑顾问,从本期刊的作者所属机构的国家分布情况来看,中国在某种程度上存在着代表性不足的问题。这实际上是开启这期“关于亚波长光子学在中国的进展”特刊的主要原因。这期特刊由3篇综述,14篇原文以及2篇通讯组成。

等离子波导由于其亚波长尺寸可以很好的限制引导光线。这可以在很大程度上提高平面光波电路波导集成密度和功能。在这个关键的问题上有4篇文章论述等离子波导及一些相关设备,比如,“混合介质载体金属楔形物的深次波长光限制和传输”(pp.549-561),通讯作者龚旗煌(北京大学)。“波导中使用薄等离子体材料操控横磁模式”(pp.562-568),通讯作者陈焕阳(苏州大学)。“可调谐的基于石墨烯的等离子体波导:纳米调制器和纳米衰减器”(pp.569-574),通讯作者黄旭光(华南师范大学);以及“基于条状金属波导复合干涉效应的等离子体转换器”(pp.L47-L51),通讯作者李涛(南京大学)。

在光发射和激发领域,东南大学的徐春祥等对氧化锌微腔中的回廊模式光激发进行了综述(pp.469-494),大连理工大学的武素丽等发表了一篇题为“具有高发射强度和形貌可控性的β-NaYF4:Yb3+, Er3+增频微晶体”(pp.575-582)。

光吸收剂作为太阳能采集、有机光发射二极管、传感器、热发射裁减器、调制器、检测器等应用的关键组分而引起大量关注。浙江大学的何赛灵等对基于等离子体和超材料结构电磁吸收剂的多种作用机制进行了综述(pp.495-520)。

在亚波长微腔方面,梅永丰等(复旦大学)发表了题为“管状结构光学微腔的性能及应用”的综述文章(pp.521-547)。

在下面两篇文章中介绍了关于光子晶体的一些新的研究角度及其有趣的性质:

“在狄拉克点被俘获的光子:一个光子晶体的新角度”作者Xie及Davis等,合肥工业大学(pp.583-589);“超出耦合模式理论的等离子体晶格孤子”(pp.L52-L57),作者叶芳伟等,上海交通大学。

等离子体纳米天线和辐射是亚波长光子的重要专题,以下有两篇有值得关注的文章:

“宽频旋转控制的表面等离子电磁极化子通过L型光槽纳米天线发射和辐射”(pp.590-595)作者张家森等(北京大学)和“控制音纳米线表面等离子体传播的辐射方向”(pp.596-601)作者魏红等(北京凝聚态物理国家实验室)。

纳米聚焦有许多重要应用。中科院物理所的李致远i等对“激光直写的对称破缺圆锥体用于偏振不敏感的三维等离子体聚焦”(pp.602-609)。

在过去的十几年里,随着对特定分子的高灵敏检测和表征需求的增加,基于局域等离子体共振(LSPR)的生物传感器以及表面增强拉曼(SERS)吸引了大量的注意。在这里,浙江大学的何赛灵等发表了关于表面增强拉曼和局域等离子体共振双重共振的题为“一种基于表面增强拉曼和局域等离子体共振的双重共振协同检测的纳米等离子体芯片”(pp.610-616)。中国科学院上海硅酸盐所的曹逊等发表了题为“基于VO2/Au/VO热变色结构实现的对表面等离子体共振的调谐” (pp. 617–625)的非常优秀的研究报告,这项研究非常有潜力应用在温度敏感的纳米器件(如纳米热传感器)中。

太赫兹被认为是光谱中最低频率范围(但仍然十分重要),天津大学的韩家广等发表了题为“高灵活性宽带太赫兹超材料四分之一波片”的文章(pp.626-632)。

最后,中山大学的Huang和Xu证明了“趋近10纳米级别的飞秒激光激发孔径的自发缩小:近静态表面等离子体的激发”(pp.633-652)。

lpor201470048-biog-0001何赛灵,1988年获浙江大学学士学位,1991年和1992年分别获瑞典皇家工学院,斯德哥尔摩,瑞典,工学副博士学位和博士学位。随后留在瑞典皇家工学院任教,从助教、副教授直至全职教授。何教授是电器与电子工程师协会会士(IEEE),美国光学学会(OSA)会士,国际光学工程学会(SPIE)会士,美国电磁科学院。自从中心成立以来,他还担任JORCEP(中瑞联合光电子研究中心)主任。其现在不感兴趣的研究领域包括亚波长光电子、光学传感、通讯以及生物医学应用。他拥有400多篇第一作者或共同作者的国际期刊文章。

lpor201470048-biog-0002周炳昆,1956年毕业于中国北京清华大学,自此他一直在此大学,现在已经是光电子学教授。周教授是中国科学院成员(1991年至今),第三世界科学院成员(2002年至今),中国光学会主席(2006年至今),国际光学委员会副理事长(2008年至今),美国光学学会会士,中国电子学会会士。他是国家自然科学基金副主席(1996年至2003年)。国家光电子技术研究中心主任(1987年至1996 年)。从1983年到1984年,他担任美国斯坦福大学的访问学者,为研制出半导体激光泵浦钇铝石榴石(YAG)固体激光器做出巨大贡献。其现在感兴趣的研究领域为二极管泵浦固体激光器,光纤通讯和网络以及微波光电子学。他是一本专著,150余篇论文、报告和专利的作者或共同作者。

原文链接:Advances in subwavelength photonics in China

翻译:周文菲