近日，8087金沙娱场城物理与电子科学学院、8087金沙娱场城光场调控及应用中心蔡阳健教授团队提出了一种将晶格共振转换为连续谱中束缚态的策略，并充分利用其模场分布特性、与增益介质耦合实现了单方向激光辐射，相关成果以“Unidirectional Lasing from Mirror-Coupled Dielectric Lattices”为题发表在自然指数期刊《Nano Letters》上。8087金沙娱场城为第一署名单位，硕士研究生赵贯岳、高欣宇、周玉凤为共同第一作者，蔡阳健教授、敖献煜教授和香港中文大学(深圳)理工学院管君教授为通讯作者。
亚波长尺度的光局域关系到光子器件的小型化及集成。目前，在亚波长尺度实现光场局域主要依靠贵金属或高折射率介质的纳米结构。在可见光波段，高折射率介质的吸收损耗比金属低得多，然而，高折射率介质主要是Ⅳ族和Ⅲ-Ⅴ族半导体，器件的制备方法及其适用的工作波长范围也有限。对于局域共振，人们还关心共振的品质因子Q。Q因子衡量光子在体系中的存活时间，还与局域电场强度正相关。Q因子不仅受限于所用材料本身的吸收损耗，还受限于体系的辐射损耗。
该论文提出，将中低折射率透明介质纳米颗粒周期阵列与平面反射镜耦合，通过调节相位差使电偶极子共振与其镜像发生相消干涉，从而使晶格共振转换为连续谱中的束缚态。尽管颗粒与周围环境的折射率对比较小，增强的电磁场还是被局域在介质颗粒上方，可以增强与外部量子点等增益介质的相互作用。因为增强的场远离了金属，相对于局域在金属表面的等离激元共振，金属吸收损耗所产生的影响在这里非常小，并且不需要破坏颗粒或者晶格的对称性。这种策略可在从紫外到中红外的宽波段范围内同时实现高场增强和高Q因子谐振。
以上研究获得国家自然科学基金重大项目、国家自然科学面上项目等资助。
文章链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c05038
