科学家为光子学研究提供新光操控原理

单层亚波长硅柱子阵列负折射效应

日前，中科院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室SOI课题组在光子学研究方面取得突破性进展，研究结果发表在5月20日出版的《物理评论快报》（Physical Review Letters）上（作者为：杜骏杰、王曦、邹世昌、甘甫烷等），并作为每期最亮点的工作之一，被选为Editors’ Suggestion。该工作已经引起国际同行的广泛关注，美国物理学会在physics.aps.org上作了专题报道。
  
光束的片上操控具有重要的理论意义和实际应用价值。传统光学理论认为，光束弯曲时，路径的曲率半径不可以小于波长。已有研究者提出利用表面等离子体激元、高折射率粒子排列等近场方式突破这一限制。对于传播中的光束，需要更加复杂的结构来实现这种亚波长偏转。本研究成果利用了单个粒子在共振时共振模式的不同对称性（图1a和1b），在通过仅有几个粒子组成的单层排列后，光束就可以发生90度弯曲（零曲率半径）（图1d），且弯曲后的光与入射光在法线的同一侧，发生了负折射现象。

上海微系统所信息功能材料国家重点实验室SOI课题组致力于硅基光子器件、光电单片集成技术、硅基片上光互连技术等硅基光子学研究。在PRL发表的这一研究成果可望在高密度集成的硅基光子学中取得重要应用，为相关研究提供了新颖的光操控原理。这是继2010年3月该课题组利用标准CMOS工艺平台，在国内首次开发出10Gbps速率的硅光调制器芯片之后，在光子学研究中取得的又一重大突破。

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