極化激元材料在實(shí)現(xiàn)超緊湊和高速光學(xué)器件方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，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(xué)和國家納米科學(xué)中心的科研人員密切合作，提出了一種解決信號(hào)傳輸中光學(xué)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(zhì)量方面發(fā)揮了重要作用。同時(shí)，他們還成功實(shí)現(xiàn)極化激元波導(dǎo)器件中信號(hào)傳輸?shù)膿p耗補(bǔ)償。相關(guān)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(rèn)為是一種光子與物質(zhì)耦合形成的準(zhǔn)粒子，能夠?qū)崿F(xiàn)納米尺度上光信息的傳輸和處理。然而，由于光學(xué)材料本征損耗的限制，使極化激元器件在應(yīng)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(fù)頻波技術(shù)來補(bǔ)償光學(xué)損耗。“我們通過多頻率組合的復(fù)頻波激發(fā)來實(shí)現(xiàn)虛擬增益，進(jìn)而抵消光子器件的本征損耗，以解決在一些納米光子學(xué)應(yīng)用中的光學(xué)損耗問題?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡?、香港大學(xué)教授張霜說。

經(jīng)過反復(fù)計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，研究人員成功地恢復(fù)了氮化硼和氧化鉬聲子極化激元波導(dǎo)器件的長距離傳輸與干涉性能。這一研究結(jié)果表明，在納米光子器件中應(yīng)用合成復(fù)頻波技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

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