“极点光学立异研讨团队”肖云峰、龚旗煌在微
来源:个税网 发表于2019-07-28 11:59:39 编辑:韩寒
摘要: 日前,北京大学物理学院、人工微结构和介观物理国家重点试验室极点光学立异研讨团队肖云峰研讨员和龚旗煌院士领导的课题组,提出光学微腔调控金属

日前,北京大学物理学院、人工微结构和介观物理国家重点试验室“极点光学立异研讨团队”肖云峰研讨员和龚旗煌院士领导的课题组,提出光学微腔调控金属纳米颗粒电磁环境的新思路,明显地按捺了外表等离激元共振形式的耗散,使得相互作用系统进入到“强耦合”区间。研讨作业宣布在最新一期《物理谈论快报》上【Physical Review Letters 119,233901(2019)】。

左:真空中金属颗粒与单个原子相互作用;右:微腔调制的金属颗粒与单个原子相互作用

金属纳米结构中的自由电子振动与外部光场发作耦合,构成局域外表等离激元共振,能够将光场压缩到纳米标准,在外表增强拉曼光谱、高灵敏度生化传感、超紧凑光子回路、非线性光学以及量子光学等范畴具有广泛的使用远景。例如,当原子、分子等单个量子辐射体置于金属纳米结构中时,因为Purcell效应,其自发辐射要遭到明显调制,可用于研讨单分子光谱和完成高效单光子源。但是,因为金属本身具有很强的吸收和散射损耗,使用等离激元共振完成相干相互作用面对应战。

本作业提出使用高品质因子光学微腔来调控金属颗粒的电磁场环境。比较于真空环境,光学微腔调制的电磁环境与等离激元共振形式有更强的耦合,增强了等离激元的辐射输出。高效的输出途径使得能量不再集中于吸收区域,然后减小其热损耗。比较于真空中的金属颗粒,微腔调制的金属颗粒能够将单原子的辐射效率提高40倍,输出功率提高50倍。

微腔调控的电磁环境使得等离激元具有更好的量子相干性,能够完成单个量子辐射体和等离激元的强耦合,标明单个量子能够在等离激元共振形式和量子辐射体之间可逆的转化,这是许多量子控制的根底。经过调控电磁环境来减小损耗的思路,不依赖于金属颗粒的标准、形状和原料,且能够与现有的试验手法兼容,为量子等离激元学、纳米标准量子光学研讨供给了全新渠道,并且在纳米传感、精细光谱和超快量子信息处理中有重要的使用远景。

论文榜首作者是北大元培学院2019级本科生彭湃,现就读于美国麻省理工学院。合作者包含清华大学刘永椿助理教授和北京大学吕国伟副教授。研讨作业得到了国家自然科学基金委、科技部、人工微结构和介观物理国家重点试验室、量子物质科学协同立异中心和极点光学协同立异中心等的支撑。

论文信息:Pai Peng, Yong-Chun Liu, Da Xu, Qi-Tao Cao, Guowei Lu, Qihuang Gong, and Yun-Feng Xiao*, “Enhancing Coherent Light-Matter Interactions through Microcavity-Engineered Plasmonic Resonances” Phys. Rev. Lett. 119, 233901 (2019) – Published 4 December 2019

修改:安定

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