如何实现光在纳米甚至原子尺度上的精准操控与高效传播，一直是科学研究的前沿问题。近日，来自上 海交通大学、国家纳米科学中心、东北师范大学与香港大学的联合研究团队，提出了一种名为"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。相关研究成果15日发表于《自 然·纳米技术》杂志。 "我们不再是被动地寻找满足动量匹配的体系，而是主动'设计'出理想状态。"论文共同通讯作者、上海 交通大学副教授郭相东说，"这为制造超紧凑、高性能的光子电路打开了一扇全新的大门，也为纳米光 子学与集成光电子学的未来发展注入强大动力。" "'声子工程'调控策略不仅解决了极化激元控制中的关键技术瓶颈，还具有较强的通用性和灵活性。"戴 庆说，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。 （文章来源：科技日报） 然而，要将这一潜力转化为现实，首先必须解决一个核心难题：如何对极化激元进行高效且灵活的控 制。目前，该操控过程面临两大技术瓶颈。论文共同通讯作者、上海交通大学教授戴庆告诉记者："首 先是需要非常精确的'动量匹配'，就像两列火车要完美同步才能对接；其次是 ...

研究突破 - 我国科学家在纳米尺度光操控领域取得重要进展，成功实现芯片上纳米光信号的高效激发与路径分离[1] - 该研究成果为开发更小、更快、能耗更低的下一代光子芯片奠定了坚实基础[1] - 相关研究成果发表于《自然·光子学》杂志[1] 技术背景与挑战 - 随着芯片尺寸不断缩小、能耗要求持续降低，在纳米尺度上精确控制光的传播已成为发展下一代信息技术的核心瓶颈[1] - 极化激元作为一种由光与材料耦合形成的特殊电磁波，能将光能量高度压缩在纳米尺度，是实现超小型光子器件的关键利器[1] - 在各种极化激元形态中，高阶双曲声子极化激元约束光场的能力比普通极化激元更强，尤其适合制造更紧凑的纳米器件，但其"激发门槛"极高，传统方法难以实现有效激发和操控[1] 技术方案与成果 - 科研人员提出"两步走"激发策略：第一步用特制金属天线将普通激光转换成基础模式的纳米光波，第二步让这种光波经过极其平整的黄金边界，通过散射将其"转换"成所需的高阶光波[1] - 利用该方法在室温下实现了高阶光波的长距离、低损耗传输[2] - 通过精巧的结构设计，让不同模式的光波分道扬镳，实现了光信号在纳米尺度的路由功能[2]

纳米光子器件互联技术突破 - 科研团队利用"尾流"效应成功解决纳米光子器件光信号跨结构传输难题，为光子信号远程连接、精确引导和方向控制开辟新路径[1] - 该技术有望显著提升光计算与信息处理能力，突破纳米光子器件集成度提升的关键瓶颈[1] 极化激元特性与应用挑战 - 极化激元作为特殊表面光波，能将光压缩在纳米尺度内实现强光场增强，具有超强光约束能力、低能量损耗和显著方向性[1] - 极化激元光场快速衰减导致难以跨结构传输，成为制约其在光子器件中实际应用的关键瓶颈[1] 新型光波模式创新机制 - 研究结合极化激元强聚焦能力与漏波定向传播特性，在层状材料中创造出类似"船尾波"的光波模式[1] - "光尾流"机制使高速光波从特定结构定向泄漏，实现极化激元跨材料传输[2] - 通过旋转材料层可调制光尾流方向、形状和传播速度，达到可控传输效果[2] 技术应用前景 - 该成果将纳米光约束与远场传输能力融合，推动技术向可控、集成的实用器件层面发展[2] - 对光计算、高速信息处理等领域技术发展具有重大意义[2]