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[转载]研究论文推荐:北京大学龚旗煌院士团队——基于平面介质硅非对称纳米光栅与J聚集态染料薄膜耦合的激子极化激元

已有 269 次阅读 2020-7-30 15:17 |系统分类:论文交流|文章来源:转载

Frontiers of Optoelectronics 近日发表了北京大学物理学院、纳光电子前沿科学中心、人工微结构和介观物理国家重点实验室龚旗煌院士团队撰写的有关光腔极化激元的论文,他们通过在平面介质硅非对称纳米光栅上放置掺杂TDBC的PVA纳米薄膜来构建一个紧凑的低损耗光子-有机纳米结构,并揭示了其中的极化激元模式。这项工作为低损耗新型极化激元应用的实现提供了契机。


Exciton polaritons based on planar dielectric Si asymmetric nanogratings coupled with J-aggregated dyes film 

Zhen CHAI, Xiaoyong HU, Qihuang GONG

Front. Optoelectron.. 2020, 13 (1): 4-11.  https://doi.org/10.1007/s12200-019-0940-3


研究背景


局域光场通常出现在金属等离激元结构和光腔中,由于光子的局部化分布,局域光场中可能产生光子与物质之间的强相互作用。当腔内光子与共振激子之间的耦合作用强度大于损耗时,就可能形成激子极化激元。由于其固有的凝聚和强非线性,激子极化激元在低阈值激光器、全光逻辑器件和量子器件等领域显示出巨大的潜力。近年来,许多研究小组利用材料激子与金属结构、垂直法布里-珀罗腔或者分布式布拉格反射器(DBR)中局域光场之间的强耦合来开发激子极化激元纳米结构。金属纳米结构具有结构紧凑的优点,但存在固有的欧姆损耗;而纳米结构的DBR型激子极化激元器件制备困难,容易破坏激子材料层。因此,探索低损耗、结构设计和制造灵活的新型纳米结构成为该领域的重要课题。与金属等离子体-激子系统相比,介质光子-激子相互作用系统的固有损耗更小,因此可以有效地提高传输对比度和传播长度,从而拓展激子极化激元的潜在应用领域。未来的探索可以集中在可见光波段用低损耗介质材料代替硅的新型光子纳米结构、介质光子-激子相互作用系统的时间动力学过程,以及基于介质光子-激子系统的全极化激元器件和回路的实际结构。


内容简介


J-聚集态有机染料分子具有很强的激子特性,激子可以在室温下稳定存在,由于两根近邻i非对称纳米线之间存在的局域光场与其具有相同的共振频率,狭缝中局域的光子与TDBC材料中的激子具有很强的相互作用。本文从理论上证明了局域在平面介质硅非对称光栅附近的光子与J聚集态染料纳米薄膜中激子之间的强耦合可以产生激子极化激元,这种耦合可以通过两个极化激元分支色散曲线的反交叉得到证明,当TDBC层厚度为2 nm时,Rabi分裂扩展到117.16 meV。


作者简介

龚旗煌,中国科学院信息技术科学部院士,北京大学教授。从1983年起,从事非线性光学前沿与时空小尺度光学研究,从物性、新效应及应用等方面开展了系统性的创新研究。提出通过激发态电荷快速转移实现超快及巨大三阶非线性光学响应的新方法,实现了高性能超快低阈值全光开关;开拓飞秒/纳米时空高分辨光学测量,实现纳微结构超快光调控及电子态的人工调控。在ScienceNature Photonics, Nature Physics, Physics Reports和Physical Review Letters等发表论文700余篇,SCI他引8000余次,H因子40。授权发明专利26项,在纳米光子学会议、非线性光学材料器件会议等国际重要系列会议作邀请报告50余次。


期刊介绍


Frontiers of Optoelectronics (FOE)期刊是由教育部主管、高等教育出版社出版、德国施普林格(Springer)出版公司海外发行的Frontiers系列英文学术期刊之一,以网络版和印刷版两种形式出版。由北京大学龚旗煌院士、华中科技大学张新亮教授共同担任主编。


其宗旨是介绍国际光电子领域最新研究成果和前沿进展,并致力成为本领域内研究人员与国内外同行进行快速学术交流的重要信息平台。该刊的联合主办单位是高等教育出版社、华中科技大学和中国光学学会,承办单位是武汉光电国家研究中心。FOE期刊已被Emerging Sources Citation Index (ESCI), Ei Compendex, SCOPUS, INSPEC, Google Scholar, CSA, Chinese Science Citation Database (CSCD), OCLC, SCImago, Summon by ProQuest等收录。2019年入选中国科技期刊卓越行动计划梯队项目。


更多关于期刊的信息,请访问我们的网址:

http://link.springer.com/journal/12200

http://journal.hep.com.cn/foe


本文转自 光电子学前沿 公众号,扫描关注,了解更多精彩内容!

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