光学所张家森教授及合作者在电驱动表面等离激元集成回路研究上取得重要进展

随着信息化时代需求的不断提出，人们迫切需要速度更高、体积更小的信息处理系统，光子学器件在尺度上突破衍射极限的限制成为急待解决的关键问题。近年来，随着对表面等离激元的深入研究，人们发现，利用对表面等离激元的操控可以实现亚波长光子学器件和集成，有望带来新一代信息技术微型化和光子集成的革命性突破。而实现全电驱动的器件和集成，成为其中的关键。

为了实现电驱动的亚波长光子学回路，需要首先解决光子学器件和电子学器件在纳米尺度下的融合。最近，光学所张家森教授团队与信息科学学院彭练矛教授团队合作，由博士生刘旸等提出了基于碳纳米管的单片集成表面等离激元互联器，该方法利用了碳纳米管在电驱动下优异的光学性能和极小的直径，将碳纳米管电子学器件与表面等离激元条形波导集成在一起，实现了集成表面等离激元电驱动源、表面等离激元条形波导和表面等离激元近场探测器的表面等离激元互联器。

他们制备了多种长度和波导宽度的表面等离激元互联器，最小的波导宽度达到了七分之一波长的深亚波长量级。同时，他们还证明了这种全电驱动表面等离激元器件可以实现芯片级的集成。这些结果，通过碳纳米管和表面等离激元器件的结合，提出了解决在深亚波长尺度下电子学与光子学融合难题的办法，有望进一步实现光电融合的集成高速器件，将在光计算和光通信等领域有着重要应用。该结果发表在Science Advances上(Science Advances 3, e1701456 (2017))，同时，美国电机及电子工程师学会所属的IEEE Spectrum对该工作进行了单独的报道，题目为“Carbon Nanotubes Make Big Push in Plasmonic Circuits”。

该研究工作得到了科技部973计划、国家自然科学基金委以及介观物理国家重点实验室自主科研项目等的大力资助。