“飞秒光物理和介观光学”创新研究群体在介观光学研究再获重要进展

“飞秒光物理和介观光学”创新研究群体龚旗煌教授等人在一个非对称T型狭缝结构单元中观察到表面等离激元类电磁感应透明现象。研究论文于2012年4月3日发表在重要刊物Nano Letters（Jianjun Chen, Zhi Li, Song Yue, Jinghua Xiao and Qihuang Gong， Plasmon-Induced Transparency in Asymmetric T-Shape Single Slit， http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl300659v)。论文的第一作者陈建军博士于2011年7月从9159金沙申请大厅博士毕业，获北京大学优秀博士论文奖，现在北京邮电大学工作。

电磁感应透明（EIT）是一种量子干涉效应，具有窄谱的增强光透射，能极大的降低光速，因此在增强非线性、调制和传感等领域具有重要的应用前景。我们知道，表面等离激元（SPPs）具有很强的场束缚，能突破衍射极限，它在纳米光学中引起了极大的研究兴趣。因此，把电磁感应透明现象和表面等离激元结合起来，得到表面等离激元类电磁感应透明 （SPP EIT-like）现象，能极大地提高光子功能器件的性能并提高光子回路的集成度。人们前期的实验工作大部分是在金属阵列结构中实现SPP EIT-like现象，但阵列结构尺寸太大，难以集成。最近，利用单个金属结构单元（非阵列），人们从理论上预示了SPP EIT-like现象。相比阵列结构，单个金属结构单元易于集成。但是，这些结构单元利用的入射光是局域的，从而难以在实验上实现。因此，对于高集成度光子回路，实验上在单个易于制备的金属结构单元中实现SPP EIT-like现象非常必要。

研究工作设计并制备了单个超紧凑的非对称T型狭缝结构单元（非阵列，footprint只有0.9 μm2），利用大面积入射光，在实验上成功地观察到SPP EIT-like现象，理论和实验符合很好，如下图所示。在非对称T型狭缝中，由于对称性破缺，非对称T型狭缝左右两边的谐振腔散射出来的光反相，导致相干相消，从而实现SPP EIT-like现象。该非对称T型狭缝结构具有尺寸小、品质因子变大、易于加工、便于实验观察等特性，因此在超紧凑的表面等离激元功能器件中具有重要的应用。

该研究工作得到了审稿人的高度评价。审稿人认为该研究工作设计的非对称T型狭缝结构“易于加工并且容易在实验中观察到SPP EIT-like现象”。另外，审稿人还指出“实验中利用到了大面积的入射光，拓展了SPP EIT-like的物理思想”。

研究工作得到国家973项目、国家自然科学基金委“创新研究群体”项目和介观物理国家重点实验室自主课题等的资助。