复合光学微腔研究展望 | Science Bulletin

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Hybrid plasmonic-photonic microcavity for enhanced light-matter interaction

Xiao Xiong, Yun-Feng Xiao

Science Bulletin, 2022, 67(12): 1205–1208

doi: 10.1016/j.scib.2022.04.021

简介

腔量子电动力学（cavity QED）主要研究光与物质的相干相互作用，是诸多重要研究领域的物理基础，例如激光、量子信息处理、光谱分析以及成像。复合型的光学微腔结合了介质微腔品质因子高和局域等离激元金属腔可突破衍射极限的优势，成为新的光学前沿。引人瞩目的是，复合光学微腔有望在室温下增强光与物质的相互作用，达到强耦合甚至超强耦合状态。本文从光与物质相互作用的基本原理出发，总结了复合光学微腔在理论与实验方面的最新进展，提出了复合光学微腔的诸多潜在应用以及未来的挑战。

Figure 1: Boosting up the light-matter interactions. Photonic cavities have low loss but weak field confinement, while plasmonic cavities have tightly confined fields but severe Ohmic loss. Hybrid plasmonic-photonic microcavities are utilized to maintain the field confinement with moderate Q-factor: silver-coated silica microdisk [2], gold-coated SiOx microtube [3], gold bowtie on silicon photonic crystal [4], aluminum nanorod on silicon nitride microdisk [5], pair of aluminum nanorods on silicon nitride microdisk [6], and gold antennas inside gold ellipse [7].

通讯作者

肖云峰 北京大学物理学院教授。主要从事超高品质因子光学微腔的实验和理论研究。

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展望 Perspectives

介绍当前迅速发展的某个研究领域的突出进展, 归纳总结该领域近期取得的最新成果, 评价其创新性和科学意义(一般不超过3个印刷面, 可包含1-2个图表, 参考文献一般不超过15条)。