最近,在国家自然科学基金,科技部国家重大科学研究计划以及湖南省自然科学基金杰出青年项目等课题的支持下,潘安练教授领导的纳米光子学材料与器件研究团队连续在国际顶级学术期刊上发表重要研究成果,成果的第一完成人均是潘教授指导的博士研究生许金友。
先进的纳米光子学材料及器件的发展是超快速、高密度信息技术发展的基础和保证。半导体纳米线被公认为构建新型纳米光学和光电子器件及系统的基本结构和功能单元。当前纳米光子学研究的重点领域之一就是要实现基于纳米线的新型光子学结构和器件的设计和制作。许金友等人通过在单一纳米线上的组分和结构设计,成功实现了光沿纳米线波导过程中频率的有效调控。
研究中发现,当纳米线被局域激发出的光在纳米线中沿带隙增加的方向传播时,纳米线实现了类似于波分器件的功能 (wavelength multiplexer),此时纳米线输出光的频率直接决定于被激发的位置;相反,当激发出的光在纳米线中沿带隙减小的方向传播时,其光波长将随传播的距离而不断改变,此时纳米线实现了波长转换器件的功能。
更为重要的是,利用梯度纳米线这些有趣的性能,许金友、郭鹏飞等同学通过搭建一种纳米线分支结构,首次成功演绎了基于纳米线的波分器件功能 (wavelength splitter),即从纳米线一端注入的信号,可以通过纳米线不同的分支进行波长的选择性分离。该研究成果投稿到纳米科技领域标志性顶级期刊《Nano Letters》(IF:13.198)后,一周左右即被发表 (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl302693c)。杂志主编,美国科学院院士,哈佛大学著名教授C. M. Lieber高度评价该研究成果说:“These are very nice studies, a good advance for the field.”。纳米波分器件是未来实现高密度光信息处理与光通迅技术的关键元器件之一,本研究成果的取得将对推进新型信息光子集成器件和系统的加快发展将有着重要的意义。
据悉,此次被发表的研究成果是继7月17日许金友等人在室温双波长纳米激光研究上取得的重要进展被化学材料界的最顶级刊物《Journal of the American Chemical Society》(IF: 9.907) 接收发表后 (文章链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja3050458),在很短时间之内取得的又一重要研究进展。
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