InfoMat:基于等离激元和Mie超构材料环磁激励的亚波长光场局域

随着信息容量和运算需求的爆炸性增长,基于集成电路电子计算机的性能越来越难以满足需求。基于全光器件信息处理在近些年得以快速发展为未来的信息处理系统提供了一个富有前景的选择。在纳米尺度对光信号进行调控或者进行光计算与目前纳米尺度的电子芯片工艺相结合探索集成光子芯片为该领域的必然选择。突破光的衍射极限在纳米尺度实现对光场的有效操控或局域即为实现纳米光子芯片亟需解决的问题。自2010年Science杂志报道英国南安普顿大学N. I. Zheludev教授通过合理设计金属超构材料中结构基元之间的耦合获得基于环磁模式高品质局域谐振模式工作以来,基于环磁激励的亚波长光场局域及相关应用方面得到了广泛的关注。

近日,西北工业大学樊元成教授等人与美国能源部Ames实验室Shen Nian-Hai博士、中国科学院物理研究所李俊杰研究员和同济大学李宏强教授受邀在InfoMat上发表了题为“Subwavelength optical localization with toroidal excitations in plasmonic and Mie metamaterials”的综述文章。

基于等离激元媒质或全介质Mie谐振的超构材料环磁激励光场局域方面典型微纳结构举例

文章首先系统介绍了基于等离激元媒质和全介质(Mie)超构材料中环磁激励(Toroidal excitations)的亚波长光场局域效应,对比讨论了从微波到光学频段具有环磁激励模式的等离子体超构材料、Mie谐振超构材料理论与实验研究的发展和超构材料中基于环磁模式激发的新奇的光场调控现象,并对其在超灵敏传感、低阈值激光和有源光子学方面的进展和发展进行了讨论。论文同时指出虽然在过去十余年时间里,环磁激励模式在亚波长光学局域和光场调控等方面获得了显著成绩,但总体上相关研究尤其应用还处于其起步阶段。在亚波长光学尺度上自由控制局部辐射特征以及制备可集成到现代纳米光子器件系统中的高质量超构材料等关键技术方面,还有许多问题需要进一步地突破以获得更高效纳米尺度的光场局域及操控及其相关。

该工作发表在InfoMat上。

期刊信息:

Subwavelength optical localization with toroidal excitations in plasmonic and Mie metamaterials

Ruisheng Yang, Jing Xu, Nian‐Hai Shen, Fuli Zhang, Quanhong Fu, Junjie Li, Hongqiang Li, Yuancheng Fan

InfoMat

DOI: 10.1002/inf2.12174