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《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

时间:2019年06月04日 发布者: 来源: 查看次数:

       近期,物理科学与技术学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:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b01004


(文章来源:物理科学与技术学院)

  

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