基于極化激元的納米光子學技術(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，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，也可被認為是一種光子與物質(zhì)耦合形成的準粒子。“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{米光子學尤其是二維光場調(diào)控領域具有廣泛的應用前景。”論文共同通訊作者、國家納米科學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行成像，直接證實了低對稱晶體中近場“軸色散”效應的存在。

“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模式。”論文共同第一作者、國家納米科學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”效應意味著不同頻率的聲子激元對應不同的光軸指向，因而可用于實現(xiàn)納米尺度的波分復用。