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科研进展

《Nano Letters》刊登徐红星教授团队研究进展:杂化等离激元波导的高效二倍频产生

来源:  发布时间:2019-05-27 16:00:09 点击次数:

    近期,我院徐红星教授研究组依托武汉大学人工微结构教育部重点实验室,和美国莱斯大学合作,在杂化等离激元波导中实现了高效的二次谐波产生。该工作以“Efficient Second Harmonic Generation in a HybridPlasmonic Waveguide by Mode Interactions”为题在国际著名刊物《纳米快报》(Nano Letters)上发表。论文第一署名单位是武汉大学,博士生石俊俊为第一作者,张顺平副教授和徐红星教授为共同通讯作者。


图1(a)杂化等离激元波导中高效激发二次谐波的示意图;

b)二次谐波实空间成像图;(c)二次谐波傅里叶成像图。


    基于二次谐波(SHG)产生的片上波长转换器将是开发高效的纳米级相干光源的途径之一,在小型化集成光子回路、生物成像和传感等技术有重要应用前景。然而对于一般的微纳米结构,SHG的光转换效率很低。徐红星教授课题组提出了一种由半导体(CdSe)纳米线与金膜耦合而成的混合等离激元波导来实现高效SHG的方案[图1(a)]。该波导中的模式与非线性材料(CdSe)之间有着较强的空间重叠,且波导中多个模式相互耦合,沿着波导方向满足动量守恒,这些因素促进了高效率的SHG产生。实验中产生高达4×10-5W-1转换效率的二次谐波产生,比已有报道的纯等离激元结构高出几个数量级。另外,该工作利用前期工作[Nano Lett. 17, 7803 (2017)]发展起来的SHG傅里叶成像技术,准确辨认了二次谐波过程中具体参与的模式,揭示了模式对称性对SHG发射方向的影响[图1(c)]。该研究结果有助于实现高效和可调谐的非线性相干光源,为开展集成非线性纳米光子器件提供了新的方案。


 该项研究工作得到国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金委和中国科学院先导专项等项目的支持。

 论文链接:



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