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國家納米科學中心研究員戴慶團隊充分發揮極化激元作為光的高壓縮和易調控優勢，成功研制出新型光晶體管，使其能在高低電位之間切換，并充分發揮不同材料的納米光子學特性，突破了多項性能瓶頸。這不僅有望實現高效光電互聯，還能提供額外的信息處理能力，從而進一步提升光電融合系統的性能。相關研究于2月10日在線發表在國際學術期刊《科學》。

與電子相比，光子具有速度快、能耗低、容量高等諸多優勢，被寄予未來大幅提升信息處理能力的厚望，光電融合系統被認為是構建下一代高效率、高集成度、低能耗信息器件的重要方向。在微納米乃至原子尺度精準地操控光，是其中最關鍵的科學問題，但現有硅基光電集成方案存在效率低、體積大等問題，嚴重制約光電器件之間的信息流轉。

在研究中，科研團隊率先提出利用極化激元作為光電互聯媒介的新思路，歷時十余年，實現了極化激元的高效激發、長程傳輸。他們設計并構筑了微納尺度的石墨烯和氧化鉬范德華異質結構，實現了一種新型電調控光子晶體管，其可實現光正負折射的動態調控，像電子晶體管一樣可在“0”“1”兩個高低電位之間切換。同時，該研究充分發揮了不同材料的納米光子學特性，從而突破了傳統結構光學方案，如使用超材料和光子晶體在波段、損耗、壓縮和調控等多個方面的性能瓶頸。

“我們利用電學柵壓對極化激元這種光波的折射行為實現了動態調控，使其從常規的正折射轉變到奇異的負折射。這就好比可以像操縱電子一樣操縱光子，這為將來高性能光電融合器件與系統的發展提供重要促進作用。”戴慶表示，這項研究在應用上面向光電融合器件大規模集成缺乏高效、緊湊光電互聯方式的重大需求，在科學上為解決突破衍射極限下高效光電調制的難題提供新思路。“光電互聯是光電融合的重要基礎，它相當于光、電兩條高速公路交匯的‘收費站’，而構筑極化激元光電互聯相當于將‘收費站’改造成‘立交橋，’從而大幅增加通道和提升信息處理的速度。”

該論文審稿人評價道，這是一項非常有趣的研究，證實了一項非常規的物理現象，為研究納米尺度的光操控提供了嶄新的平臺。

來源 北京日報客戶端 | 記者 劉蘇雅

編輯 王瓊

標簽： 極化激元 充分發揮 處理能力