極化激元材料在實現(xiàn)超緊湊和高速光學器件方面具有明顯優(yōu)勢，可以顯著提升信息處理能力，為集成光子器件的研發(fā)開辟了新路徑。

近年來，香港大學和國家納米科學中心的科研人員密切合作，提出了一種解決信號傳輸中光學損耗問題的新方案。該方案已在提升極化激元超透鏡成像質量方面發(fā)揮了重要作用。同時，他們還成功實現(xiàn)極化激元波導器件中信號傳輸?shù)膿p耗補償。相關研究成果近日在線發(fā)表于《自然·材料》雜志。

極化激元是一種由入射光與材料表界面相互作用形成的特殊電磁模式，也可以認為是一種光子與物質耦合形成的準粒子，能夠實現(xiàn)納米尺度上光信息的傳輸和處理。然而，由于光學材料本征損耗的限制，使極化激元器件在應用推廣方面存在一定困難。

此次，我國科研人員提出了合成復頻波技術來補償光學損耗?！拔覀兺ㄟ^多頻率組合的復頻波激發(fā)來實現(xiàn)虛擬增益，進而抵消光子器件的本征損耗，以解決在一些納米光子學應用中的光學損耗問題。”論文共同通訊作者、香港大學教授張霜說。

經過反復計算與實驗驗證，研究人員成功地恢復了氮化硼和氧化鉬聲子極化激元波導器件的長距離傳輸與干涉性能。這一研究結果表明，在納米光子器件中應用合成復頻波技術具有顯著的優(yōu)勢。

合成復頻波技術不僅成功地還原了極化激元波導器件信號的無損傳輸，而且還可以應用于增強極化激元光學傳感的靈敏度，具有精巧而普適的特點。據(jù)張霜介紹，未來這項技術將能夠靈活應用于不同的光子系統(tǒng)，為提高多頻段光學性能以及設計高密度集成光子器件等方向開辟了新的發(fā)展道路。