科技信息2015年第9期(总第219期) 近年来,等高子体激元的研究将徽纳光过金属纳米结构研制成功。然而,这些器件 子设计带到了前所未有的高度。表面等离子大多数功能都相对筒单,通常只能完成单 体场的矢量特征使得金属纳米结构可以在的或非常有限的偏振调控。这大大制约了这 非常薄(亚波长)的尺度下进行光场的偏振类光子器件的信息容量和处理能力。 控制成为可能。许多微小型偏振器件已经通 察察 现代工程与应用科学学院李涛教授等离激元研究取得新进展 撰稿人:现代工程与应用科学学院 我校现代工程与应用科学学院李涛教 授和祝世宁院士指导博士生李林,通过精妙 的等离激元结构设计,实现了一种高度通用 的偏振产生器,它可以将单一偏振输入的光 束同时转换成多种(理论上无数种)偏振态 以特定的多光東输出。其基本原理是利用了 两束互相正交传播的表面等离激元(sPP)波s 的纵向分量(沿平面)的干涉效应来实现的。 面内正交传播SPP纵向场在平面内由于其相 SPP 位关系,可以在不同位置合成出不同类型面 内矢量偏振态。此时,通过合适的位置的衍图-、(a)偏振重构产生过程的示意图,插图是 SPP纵场(平行分量)的偏振状态与入射的RCP光 射单元,就能够获得满足特定偏振态的散射场分布。针对特殊光束的散射单元设计:(b)平 面波散射和(c)聚焦光束散射 波前,从而实现特定偏振光的波束(见图 )。李林等通过一系列实验,成功地验证种偏振态的多聚焦光束(见图二)。其中每 了该原理的可行性。作为举例演示,他们精个焦点的偏振态都经过验证。该设计提供了 心设计了一种结构样品,成功实现了具有八一种全新的方法来达到光子偏振态的完全
科技信息2015年第9期（总第219期） 25 近年来，等离子体激元的研究将微纳光 子设计带到了前所未有的高度。表面等离子 体场的矢量特征使得金属纳米结构可以在 非常薄（亚波长）的尺度下进行光场的偏振 控制成为可能。许多微小型偏振器件已经通 过金属纳米结构研制成功。然而，这些器件 大多数功能都相对简单，通常只能完成单一 的或非常有限的偏振调控。这大大制约了这 类光子器件的信息容量和处理能力。 我校现代工程与应用科学学院李涛教 授和祝世宁院士指导博士生李林，通过精妙 的等离激元结构设计，实现了一种高度通用 的偏振产生器，它可以将单一偏振输入的光 束同时转换成多种（理论上无数种）偏振态 以特定的多光束输出。其基本原理是利用了 两束互相正交传播的表面等离激元（SPP）波 的纵向分量（沿平面）的干涉效应来实现的。 面内正交传播SPP纵向场在平面内由于其相 位关系，可以在不同位置合成出不同类型面 内矢量偏振态。此时，通过合适的位置的衍 射单元，就能够获得满足特定偏振态的散射 波前，从而实现特定偏振光的波束（见图 一）。李林等通过一系列实验，成功地验证 了该原理的可行性。作为举例演示，他们精 心设计了一种结构样品，成功实现了具有八 种偏振态的多聚焦光束（见图二）。其中每 个焦点的偏振态都经过验证。该设计提供了 一种全新的方法来达到光子偏振态的完全 现代工程与应用科学学院李涛教授等离激元研究取得新进展 撰稿人：现代工程与应用科学学院 图一、（a）偏振重构产生过程的示意图。插图是 SPP纵场（平行分量）的偏振状态与入射的RCP光 场分布。针对特殊光束的散射单元设计：（b）平 面波散射和（c）聚焦光束散射
科技信息2015年第9期(总第219期) 该项工作近期发表于 Nature子刊 ence Applications 4, e30(2015)。该刊物目前影响因子为 14.6,居86种光学类刊物的第二位(仅 次于 Nature Photonics)刊物编辑就 nnn此成果还做了题为“ Plasmonics: highly versatile polarizer”的 图二、(a)八偏振产生器的样品SEM照片。 (b)所获得八种偏振状态的聚焦点。(C) summary新闻报道。该项研究得到科技 该八种偏振态对于庞加莱球上的位置。 部重大研究计划(量子调控项目),国 (d)八种偏振态分析的实验结果(点)与 理论预测效果(效果)的对比。(e,f)针家自然科学优青项目、面上项目,南京 对其中u和v线对应偏振态的实验测试结果 大学登峰人才计划,南京大学博士生 控制,为光子信息处理技术开拓了新提升计划,以及江苏省优势学科的支 的途径。 持 (上接第24页 外,该工作观测到Sr2Ti04电子态中的电 构测量方面的积累和领先优势,另辟蹊子一声子耦合现象对利用层状类钙钛矿 径,在层状类钙钛矿结构Sr2Ti04中实现了结构材料体系探索单层FeSe薄膜的高温 准二维电子液体。实验发现电子一声子超导相变机理具有重要的启发意义。 合作用与掺杂离子缺陷之间存在很强的该项工作得到中组部“青年千人”计 相互作用,导致了量子化的半局域二维电划,人工徽结构科学与技术协同创新中 子态。该研究成果为解释LaA103/SrTi03二心、科技部国家重点基础研究发展计划 维电子气中载流子浓度远低于理论预测(973计划)支持 值的成因提供了一个可能的机理解释。另
科技信息2015年第9期（总第219期） 控制，为光子信息处理技术开拓了新 的途径。 该项工作近期发表于Nature子刊 Light: Science & Applications 4, e330 (2015)。该刊物目前影响因子为 14.6，居86种光学类刊物的第二位（仅 次于Nature Photonics）。刊物编辑就 此 成 果 还 做 了 题 为“Plasmonics: highly versatile polarizer”的 summary新闻报道。该项研究得到科技 部重大研究计划（量子调控项目），国 家自然科学优青项目、面上项目，南京 大学登峰人才计划，南京大学博士生 提升计划，以及江苏省优势学科的支 持。 26 构测量方面的积累和领先优势，另辟蹊 径，在层状类钙钛矿结构Sr2TiO4中实现了 准二维电子液体。实验发现电子－声子耦 合作用与掺杂离子缺陷之间存在很强的 相互作用，导致了量子化的半局域二维电 子态。该研究成果为解释LaAlO3/SrTiO3二 维电子气中载流子浓度远低于理论预测 值的成因提供了一个可能的机理解释。另 外，该工作观测到Sr2TiO4电子态中的电 子－声子耦合现象对利用层状类钙钛矿 结构材料体系探索单层FeSe薄膜的高温 超导相变机理具有重要的启发意义。 该项工作得到中组部“青年千人”计 划，人工微结构科学与技术协同创新中 心、科技部国家重点基础研究发展计划 (973 计划)支持。 (上接第 24 页) 图二、（a）八偏振产生器的样品SEM照片。 （b）所获得八种偏振状态的聚焦点。（C） 该八种偏振态对于庞加莱球上的位置。 （d）八种偏振态分析的实验结果（点）与 理论预测效果（效果）的对比。（e，f）针 对其中u和v线对应偏振态的实验测试结果