新策略实现宽频带纳米光场精准操控
科技日报·2025-12-16 08:16

研究突破概述 - 联合研究团队提出名为“声子工程”的新策略,首次实现了超宽频带、几乎无衍射的极化激元定向传播 [1] - 相关研究成果已发表于《自然·纳米技术》杂志 [1] 技术原理与价值 - 极化激元是一种由光与物质强烈相互作用形成的准粒子,能将光压缩到极小尺度传播,突破传统光学的衍射极限 [1] - 该特性使得极化激元在开发超小型、超高速光子芯片中具有不可替代的价值 [1] 原有技术瓶颈 - 对极化激元进行高效灵活控制面临两大技术瓶颈:一是需要非常精确的“动量匹配”,二是材料衍射传输损耗大,信号易衰减 [1] “声子工程”策略创新 - 该策略不再依赖传统复杂的材料界面或结构改造,而是利用某些晶体中特有的“原子层状振动”(声子各向异性)来精细调节材料内部振动模式,从而控制极化激元行为 [1] - 通过精准调控各向异性声子振动,实现了对半导体材料中极化激元在带宽、无衍射、零相位以及高定向传输等关键特性的全面调控 [2] 技术影响与行业前景 - 该技术相当于为纳米光路提供了高度可控性(方向盘、油门和刹车),且几乎没有衍射损耗 [2] - 该策略使研究人员从被动寻找满足动量匹配的体系,转变为主动“设计”出理想状态 [2] - “声子工程”调控策略解决了极化激元控制中的关键技术瓶颈,具有较强的通用性和灵活性 [2] - 借助该技术,未来有望在指甲盖大小芯片上集成强大的光子电路,推动信息技术向更高速、更低功耗、更高密度方向发展 [2] - 这为制造超紧凑、高性能的光子电路打开了新大门,为纳米光子学与集成光电子学的未来发展注入强大动力 [2]

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