等离激元光子学与集成光学

表面等离激元(SPP)是存在于金属与介质界面的一种特殊的电磁模式,它具有局域场增强和亚波长约束的特性,被看好为集合了光子与电子的优势的新型信息载体。本组着重研究SPP在金属平面及各类微纳结构中光场的传播、耦合、干涉等基本特性,从经典与量子两个角度,在新的维度与尺度下揭示新的光学规律,发展新型光子调控技术,构建纳米光子功能器件,向光子集成和光子芯片迈进。

1、 表面等离激元调控。

表面等离激元(SPP)是存在于金属与介质界面的一种特殊的电磁模式,它具有局域场增强和亚波长约束的特性,被看好为集合了光子与电子的优势的新型信息载体。我们对SPP操控的目标是想通过调控SPP波的相位、振幅和偏振等来实现新奇的光学现象。比如实现SPP的无衍射波束、光学自旋霍尔效应,光学Rashba效应等等。我们在这个领域的关注点主要在以下两个方面。

1)、SPP波束的实现、调控和面内全息。

2)、SPP与远场辐射的转换。


2、 有源集成与表面等离激元器件。

对表面等离激元(SPP)研究的一个重要目标就是实现微纳光子集成。光源、调制器和探测器是微纳光子集成的重要部分。我们研究的目标是实现等离激元集成微纳光子器件以及非线性有源材料和器件。

1)与非线性介质结合的非线性表面等离激元集成
2
)基于电泵浦LED的有源表面等离激元集成
3
)表面等离激元器件如多分复用器,光开关,逻辑门等




3、 等离激元超构材料。

在光频段,大多数含有金属掺入物的超构材料都能够激发SPP。我们在这个方向的研究关注在超构材料上等离激元的激发,等离激元的耦合可用于提高负折射现象效果,偏振的旋转和转换等。目前,我们在这个方面的研究主要集中在用于光束调控,偏振调制和光学自旋轨道耦合等的超构材料和超构表面。


4、 量子等离激元。

量子信息处理是新一代很有前景的信息技术。把等离激元器件拓展到量子体系是我们正重要的研究方向。除了现在的信息处理的目标外,用等离激元波导进行光学模拟来模拟 凝聚态物理、天体物理里面的过程都是很有意思也很有用的。我们在这些方面也有做些研究。
1
) 用纠缠的表面等离激元进行量子集成研究
2
) 等离激元的量子模拟和量子行走研究