氮化硅集成微腔光频梳器件关键制备技术(特邀)

微腔光频梳,又称微腔梳,是通过腔内四波混频过程产生的一种高相干宽谱的集成光源,有着优异的时频特性,可用于超精密分子光谱、相干通信、激光雷达、轻型化装备等测量应用,是基础科学、计量学及军事装备的重要工具,是一项颠覆性的技术。报道了一种集成氮化硅（Si₃N₄）微腔光频梳器件制备的关键技术,提出了一种方法平衡Si₃N₄的应力、厚度和化学计量之间的矛盾,以满足反常色散和减少双光子吸收的要求。利用这种改进的大马士革工艺微结构降低Si₃N₄厚膜的应力,减少应力缺陷对器件性能的影响,实现高品质Si₃N₄薄膜的可控制备。在微腔刻蚀工艺中,采用30 nm氧化铝牺牲层补偿掩模抗刻蚀能力,实现微环和波导侧壁粗糙度小于15 nm,满足了微腔高Q值的要求。经双光泵浦测量得到1 480~1 640 nm波段内的宽光谱高相干克尔光频梳。     

Tunable directional beaming assisted by asymmetrical SPP excitation in a subwavelength metallic double slit

We present a design for tunable directional beaming through a subwavelength metallic double slit surrounded by dielectric surface-relief gratings.On-axis and off-axis beaming can be switched by controlling the incident angle to asymmetrically excite surface plasmon polaritons(SPPs) that are subsequently coupled out to propagating beams by the two gratings on the left and the right sides of the double slit.Furthermore,the division of optical power into two off-axis beaming directions can be tuned smoothly by varying the incident angle while keeping the total power almost unchanged.The mechanism of this effect is analyzed theoretically and verified using rigorous numerical simulations.     

叠层圆柱台表面等离激元器件的共振特性

基于金属纳米结构增强光与物质的相互作用,调控光学响应是光学前沿研究。金属纳米结构能显著增强电磁场和热点空间位置调控,是表面等离激元器件应用的关键。借鉴衍射光学元件设计思想,文中提出一种简单的多尺度叠层圆柱台（double stacked nanocone,DSC）金属纳米结构,实现近/远场深度调控。在给定激发条件下,DSC纳米结构中腔模与局域表面等离激元模式间产生杂化,实现多尺度级联场增强,远场响应也得到有效调制,且热点能有效地定位到纳米结构的上表面。进一步,提出并研究了掩模重构的纳米加工方法,低成本、可控地制备了DSC纳米结构,工艺控制是三台阶DSC器件特性的关键,实验结果与理论设计一致。