激子激元传播与能量转移示意图
激子激元谐振腔中的电场分布
纳米光子学主要研究如何在微纳米尺度上对光子运动进行操纵、调节和控制，在未来信号传播和信息处理方面具有广泛的应用前景。在国家自然科学基金、科学院百人计划等项目的资助下，中国科学院化学研究所姚建年院士和赵永生研究员等人经过几年的研究，最近在低维有机材料光子学方面取得了新进展。
他们的研究结果表明，激子极化激元不仅可以沿着纳米材料的轴向进行长程低损耗的传播，而且能够像光波一样在光学平整端面进行反射，并相干形成一定的光谱谐振模式。在这一思想的启发下，他们以阳离子表面活性剂为模板诱导双光子荧光分子自组装，形成了具有平整四方端面的有机单晶纳米线。有机纳米线的平整表面使其形成了一个微纳米尺度上的光学谐振腔。实验中测量了纳米线微腔中形成的法布里-佩罗（Fabry-Pérot）型发光光谱，进一步研究了其中激子极化激元传播并发生谐振的行为。在此基础上，他们与中国科技大学韩正甫教授课题组合作，通过模拟激子激元谐振模型下的电场强度分布，计算出纳米线微腔对不同波长发光的增益效果，并且在实验中实现了双光子泵浦的蓝色激光发射。这种有机纳米线双光子泵浦激光器有望作为红外激光激发的小型化光源，应用在未来的集成光子学回路中。相关研究结果发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）, 2011,133, 7276–7279, 为实现纳米光子学器件提供了一条新的思路。（来源：国家自然科学基金委员会 杨俊林 高飞雪）
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