日前，南京理工大學(xué)理學(xué)院蔣立勇教授團隊提出了一種新的基于表面等離激元模式鏡面對稱/反對稱干涉效應(yīng)的“面內(nèi)”相干調(diào)控方法，并通過與新加坡南洋理工大學(xué)申澤驤教授、新加坡科技設(shè)計大學(xué)Joel K. W. Yang教授團隊的合作在實驗上完成了“面內(nèi)”相干調(diào)控機理和應(yīng)用的驗證。該研究成果已在線發(fā)表在Nature出版集團旗下的國際光學(xué)頂尖期刊《光：科學(xué)與應(yīng)用》（Light: Science & Applications，影響因子13.625）上面。

表面等離激元“面內(nèi)”相干光譜調(diào)控機理及開關(guān)與編碼應(yīng)用

在過去的二十年里，以光子晶體、金屬納米天線、超材料和超表面為代表的人工微納結(jié)構(gòu)在集成光通信、顯示照明、傳感、電子對抗等信息技術(shù)領(lǐng)域分支得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用，這離不開人類對人工微納結(jié)構(gòu)光譜調(diào)控理論和技術(shù)的不斷探索和創(chuàng)新。通常人們可以通過改變光源參數(shù)（頻率、強度、相位、偏振）或者設(shè)計人工微納結(jié)構(gòu)特征參數(shù)來調(diào)節(jié)其光學(xué)響應(yīng)。表面等離激元相干光譜調(diào)控是近些年來人工微納結(jié)構(gòu)光譜調(diào)控研究的前沿方向，其主要理論建立在“相干完美吸收”效應(yīng)基礎(chǔ)上，并在全光邏輯器件、相干成像、量子校驗和自聚焦等方向上得到了的應(yīng)用驗證（見Light-Sci. Appl. 2012, 1, e18；Nat. Commun. 2015, 6, 7031；Light-Sci. Appl. 2018, 7, 17157；Nat. Commun. 2018, 9, 182）。現(xiàn)有的表面等離激元相干光譜調(diào)控技術(shù)是通過“面外”自由空間駐波場進行全光操縱，在表面等離激元的模式選擇性和空間選擇性上存在不足，而且“面外”相干調(diào)控不利于芯片集成。

在這項工作中，合作團隊報道了不同表面等離激元模式在鏡面對稱條件下的相長干涉（相干吸收）和相消干涉（相干透明）機理，分別基于遠場非對稱聚焦和光纖集成干涉提出了兩種“面內(nèi)”相干調(diào)控光路，驗證了金納米圓盤的表面等離激元開光現(xiàn)象和編碼方案。“面內(nèi)”相干調(diào)控具有獨特的模式選擇性和空間選擇性，并且不依賴自由空間駐波場的產(chǎn)生，便于芯片集成。該方法的提出為表面等離激元相干光譜調(diào)控提供了新的途徑，并可以拓展到其它人工微納結(jié)構(gòu)（如光子晶體、回音壁等）的光譜調(diào)控研究上，未來有望在集成光通信和微納顯示等領(lǐng)域啟發(fā)更多的創(chuàng)新應(yīng)用，如選擇性表面增強光譜與生物傳感，選擇性相干成像，空間分辨面陣列激光，多自由度全光邏輯器件等。

據(jù)悉，論文以“表面等離激元的面內(nèi)相干調(diào)控及開關(guān)與編碼應(yīng)用”（In-plane coherent control of plasmon resonances for plasmonic switching and encoding）為題發(fā)表， 南京理工大學(xué)為第一單位，蔣立勇教授為該論文的第一作者和通信作者，申澤驤教授和Joel K. W. Yang教授為共同通信作者。南洋理工大學(xué)的尹婷婷博士和Alexander M. Dubrovkin博士為該工作提供了光譜測試，新加坡科技局的董兆剛研究員提供了實驗樣品，華中科技大學(xué)的陳云天教授團隊在基于多極子模型的仿真計算驗證上給予了支持。該項研究得到了國家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、江蘇省“六大人才高峰"高層次人才項目以及南京理工大學(xué)“青年拔尖”人才選聘計劃的資助。