我国科学家提出解决信号传输中光学损耗问题的新方案

转自：中国科技网

科技日报记者 陆成宽

极化激元材料在实现超紧凑和高速光学器件方面具有明显优势，可以显著提升信息处理能力，为集成光子器件的研发开辟了新路径。

近年来，香港大学和国家纳米科学中心的科研人员密切合作，提出了一种解决信号传输中光学损耗问题的新方案。该方案已在提升极化激元超透镜成像质量方面发挥了重要作用。同时，他们还成功实现极化激元波导器件中信号传输的损耗补偿。相关研究成果近日在线发表于《自然·材料》杂志。

极化激元是一种由入射光与材料表界面相互作用形成的特殊电磁模式，也可以认为是一种光子与物质耦合形成的准粒子，能够实现纳米尺度上光信息的传输和处理。然而，由于光学材料本征损耗的限制，使极化激元器件在应用推广方面存在一定困难。

此次，我国科研人员提出了合成复频波技术来补偿光学损耗。“我们通过多频率组合的复频波激发来实现虚拟增益，进而抵消光子器件的本征损耗，以解决在一些纳米光子学应用中的光学损耗问题。”论文共同通讯作者、香港大学教授张霜说。

经过反复计算与实验验证，研究人员成功地恢复了氮化硼和氧化钼声子极化激元波导器件的长距离传输与干涉性能。这一研究结果表明，在纳米光子器件中应用合成复频波技术具有显著的优势。

合成复频波技术不仅成功地还原了极化激元波导器件信号的无损传输，而且还可以应用于增强极化激元光学传感的灵敏度，具有精巧而普适的特点。据张霜介绍，未来这项技术将能够灵活应用于不同的光子系统，为提高多频段光学性能以及设计高密度集成光子器件等方向开辟了新的发展道路。