2011中国光学:基于纳米粒子共振模式对称性的光束操控
2012-04-05
      中科院上海微系统与信息技术研究所甘甫烷副研究员等(  Physical Review Letters,106, 203903)利用硅柱子的单层排列,使入射光束发生90°弯曲,弯曲时光束的转弯半径接近零,实现了光束的尖锐转弯。通常情况下,光束转弯半径大于波长,才可能在转弯时能量损耗达到最小。已有研究者通过仔细设计转弯处的粒子排列,光子晶体弯曲波导可以在接近零转弯半径下使光束的传输损耗很小。然而,相比光子晶体复杂的多周期排列,该成果仅使用十几个硅柱子的单层排列,不仅器件自身的物理尺寸大大减小,尖锐弯曲也有效避免了光路间的相互作用,因此这一单层排列特别适合在集成光路中使用,以满足集成光路中高集成度的要求。该成果中发生零曲率半径转弯后的光束,最大能量仍达92%,而且由于所涉及柱子的数目很少,在实际应用中,柱子的吸收损耗和加工中侧壁粗糙引起的散射损耗都可能降到更小。获得单层粒子操控光束尖锐弯曲的物理机制,是粒子共振模式的对称性。偶极对称的共振态处在一维粒子链中时,存在横和纵两种相互作用的本征模式,造成粒子内等效的旋转偶极矩和负向的透射光,这一负向的透射光即被弯曲90°后的出射光。
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