近年来,利用超材料实现类电磁诱导透明(PIT)的研究引起了广泛的关注。经典的实现方法就是利用金属短线作为明模式和开口谐振环结构作为暗模式,通过明模式和暗模式之间的近场耦合产生PIT效应,使得原来宽的吸收谱中出现一个陡峭的窄带透射峰。同时,在窄带透射窗口内,透射相位发生急剧变化,导致“慢光”效应。这些特性使得PIT现象有望在慢光器件、光信号处理、传感器、量子开关和非线性器件中具有广泛的应用。
在实际应用中,可调谐的PIT效应显得更为重要。一些研究者提出通过改变入射角度、偏振和结合有源材料等方式来调控PIT效应,但是这些方式只能调谐PIT透明窗口的强度,无法调节透明窗口频率。因此,一些研究者结合微机电、加电石墨烯等方式实现了可调谐PIT的透明窗口频率。这些方式尽管可以调谐PIT的透明窗口频率,但是它结构更加复杂,实际制作困难,成本昂贵。
图1 (a)超材料结构示意图;(b)不同偏振态的入射光照射超材料时的透射频谱
针对以上可调谐PIT的不足与困难,华中科技大学武汉光电国家研究中心光电子集成与器件功能实验室黄黎蓉教授带领博士生令永红等人,创新性地提出了一种基于超材料偏振可调的PIT,其结构如图1(a)所示。通过改变入射光的偏振态的方式,不仅可以调谐PIT透明窗口的强度,而且也可以同时调谐PIT透明窗口频率。此外,更加有趣的是,通过改变入射光偏振态,PIT的透明窗口的窗口数也可以被调谐。该基于超材料的可调谐PIT具有结构简单、平面制作工艺和制作成本低的优点,有潜力应用在可调谐通道的光缓冲器、滤波器、传感器等。
2018年9月25日,该研究成果“Polarization-controlled dynamically switchable plasmon-induced transparency in plasmonic metamaterial” 在线发表在RSC旗下期刊Nanoscale (DOI: 10.1039/c8nr03564d)杂志。该项研究得到国家自然科学基金(No.61675074,No.61474051)的资助。