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光电子与激光技术团队在“微纳超快光子学”领域

的研究取得重要进展

近日,理财项目光电子与激光技术团队的多项研究成果分别在德国著名物理学期刊《物理学年鉴》(Annalen der physik,SCI二区,影响因子3.039)、美国光学学会(OSA)旗下top期刊《光学快报》(Optics Express,SCI二区,影响因子3.307)和斯普林格旗下期刊《表面等离子光子学》(Plasmonics,SCI三区,影响因子2.139)等国际期刊上发表。

1.表面等离子体方向

表面等离激元是在金属表面区域的一种自由电子和光子相互作用而形成的电磁波。表面电荷振荡与光波电磁场之间的相互作用使得表面等离激元具有很多独特且有意义的性质,如亚波长、场高度局域及局域场增强等特性,使得其在光电集成、生物传感、分子探测、新型高效能源等领域发挥巨大作用。

近年来,各种不同形状的亚波长金属小孔的光透射特性被广泛研究,如:圆形孔、太极形孔、矩形孔、H-形孔、三角孔等亚波长孔,表明单元孔的形状对表面等离子效应影响显著。我院光电子与激光技术团队通过对亚波长圆尖端孔阵列研究了边缘尖端的表面等离子体效应,发现当孔的阵列周期不变时,边缘尖端的锐度、个数以及边缘尖端分布均通过影响表面等离子体共振模对增强光透射现象有着显著影响。结果表明:归一化透射峰的峰值可通过边缘尖端分布与入射光的偏振方向来调控,该研究成果:“Dependence of Surface Plasmons on Unit Structure Edge Sharp Features”于2017年6月1日在等离光子学领域著名期刊《Plasmonics》上发表,物理电子学专业硕士研究生盛佳兵为第一作者,王新林教授为通信作者。此项研究成果较系统地研究了表面等离激元效应的单元结构特征依赖性,其对揭示增强光透射现象的物理机制有着显著意义,同时为构建不同功能的新型等离子体器件提供了理论指导。

论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s11468-016-0326-y

在前述研究基础上,我院光电子与激光技术团队鉴于当前的表面等离激元光开关存在结构复杂,尺寸较大,难以集成,需要外界泵浦光控制,并且不可避免的存在泵浦光对信号光及后续光路的干扰等,设计一种特殊结构,实现了有效的紧凑型微纳光开关;通过改变入射光的偏振方向可实现“开”和“关”操作,其具有结构简单、方便操作及无泵浦光干涉等优点。这一研究成果:“A Compact Optical Switchvia Plasmonics of Subwavelength Circular-Sharp Hole Arrays in Metal Films”于2017年11月13日在德国著名物理期刊《Annalen der physik》上发表,物理电子学专业硕士研究生孙太明为第一作者,邓志象博士、王新林教授为共同通信作者。该项研究成果提出的光开关设计为表面等离子体光子器件的设计提供了新思路,拓展了金属微纳结构在通信及信息处理领域的应用范围。

论文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/andp.201700299/full

2.微纳光纤传输方向

光纤传输是以光导纤维为介质进行的数据、信号传输。光传输系统由三个部分组成,即光源、传输介质和检测器。然而,超连续谱光源是一种脉冲激光光源,具有相对于可调谐激光器更宽的光谱范围,广泛应用于荧光成像、宽频光谱学、光学同调断层扫描术等领域。高阶孤子分裂是超连续谱产生过程的主要机制之一,当前高阶孤子分裂主要是通过传输介质的特性来控制,具有可控性差等特点。我院光电子与激光技术团队与英国阿斯顿大学刘军博士及湖南大学赵楚军教授等合作研究,基于光学视界理论,提出并实现通过外部输入弱线性波主动调控高阶孤子绝热分裂过程;其通过改变外部输入弱线性波的峰值功率和相对中心频率位置方式等,实现了高阶孤子分裂的主动控制过程。该项研究成果:“Active control of adiabatic soliton fission by external dispersive wave at optical event horizon”于2017年11月3日在美国光学学会旗下权威期刊《Optics Express》上发表,南华大学为第一单位,邓志象博士为第一作者,刘军博士与王新林教授为共同通信作者。该项研究成果将可能应用于改进超连续谱光源以及操控光学流氓波形成等方面,也为未来超快逻辑线路实现开辟了新的思路。

论文链接:https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-25-23-28556

延伸阅读:

Annalen der physik是德国著名物理类期刊,历史悠久,创刊于1797年。爱因斯坦、普朗克等诺奖级物理学家都在该杂志上发表过学术论文。该杂志是物理学JCR分区中的SCI二区刊物,2016年影响因子3.039。

Optics Express是由美国光学学会(OSA)出版的开放获取期刊,重点关注光学与光子学领域的研究热点。期刊编委会由世界知名光学与光子学专家组成。根据2017年6月汤森路透公司发布的最新期刊引证报告(JCR2016),该杂志是物理学JCR分区中的SCI二区top期刊,2016年影响因子3.307。

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