中国科学家成功创制“光晶体管”

2023年02月28日 科技日报 记者 陆成宽

　　为研究纳米尺度的光操控提供新平台

　　我国科学家成功创制“光晶体管”

　　纳米尺度的光电融合是未来高性能信息器件的重要发展路线。如何在纳米尺度对光进行精准操控是关键。

　　利用极化激元是实现纳米尺度光操控的新思路。经过十多年的不懈努力，国家纳米科学中心戴庆研究团队实现了极化激元的高效激发和长程传输。他们成功创制“光晶体管”，显著提升了纳米尺度光操控能力。

　　与电子相比，光子具有速度快、能耗低、容量高。因此，光电融合系统是构建下一代高效率、高集成度、低能耗信息器件的重要方向。成为后摩尔时代的重要技术路线。然而，由于光子不携带电荷且受限于光学衍射极限，调控并不容易。

　　极化激元是一种由入射光与材料表界面相互作用形成的特殊电磁模式，也可以被认为是一种光子与物质耦合形成的准粒子。它具有优异的光场压缩能力，可以轻易突破光学衍射极限，从而实现纳米尺度上光信息的传输和处理。不仅有望实现高效光电互联，还可以提供额外的信息处理能力，从而进一步提升光电融合系统的性能。

　　在近期的研究中，戴庆研究团队成功给低对称极化激元拍了照，实现了低对称声子极化激元的实空间成像，证实了近场“轴色散”效应，揭示了一种新的在纳米尺度实现光子操控的可行路径。

　　同时，他们还大幅提高了纳米尺度的光子精确操控水平，成功将10微米波长的红外光压缩成几十纳米波长的极化激元，并调控性能，实现平面内的能量聚焦和定向传播。光电互联是光电融合的重要基础，它相当于光电两条高速公路交汇的收费站，而构筑极化激元光电互联相当于将原来的收费站改造成立交桥，从而大幅增加传输通道和提升信息处理的速度。