说明 | 本文来自论文作者（课题组）投稿
电磁感应透明（Electromagnetically induced transparency，EIT）是“一种消除电磁波在介质中传播过程中所受影响的技术”，它是由原子光激发通道之间的量子相干效应引起的，并导致光在原子共振吸收频率处的吸收减小甚至于变成完全透明。是开发紧凑、低损耗的纳米光子器件，如色散可调慢光元器件的重要手段。
与原子系统中的EIT相比，利用超构表面中激发的谐振模拟原子介质中的共振量子跃迁，可以避免高稳定激光器、低温环境等复杂实验条件。最近，基于 Mie 共振的全介质超表面的EIT研究为高效操控光场提供了很好的手段。特别是，在近红外（N-IR）区域已经证明了基于高折射率介质的全介电 EIT 超表面，例如硅条、低聚物天线和不对称切割线超原子。但该类超构表面一旦加工成型，光学特性固定，限制其进一步灵活应用。
最近一些工作致力于主动可调谐全介质超构表面的研究，例如硅基超构表面与液晶矩阵的结合，温控二氧化钒基超构表面等。目前提出的主动可调谐全介质超构表面仍面临着调控速度慢、耗能大等难题。为解决上述问题，近日，大连理工大学 曹暾 教授课题组报道了一种基于新型活性材料的 EIT 超构表面，通过脉冲激光触发式驱动活性材料，实现了超快可调控慢光现象。
该成果以“Active tuning of electromagnetically induced transparency from chalcogenide-only metasurface” 为题在线发表在Light: Advanced Manufacturing。 图 1：在二氧化硅衬底上的EIT全介质超构表面，利用纳秒泵浦激光主动调控EIT现象的示意图
文章中使用的活性材料，是一种光学参数可主动调控的薄膜材料，在近红外波段有较高的折射率，易于激发出 Mie 式共振，可被应用于全介质超构表面的设计中。在该种活性材料的表面沉积二氧化硅薄膜，能够有效保护活性材料，提升器件可调控特性的寿命。在实验中通过磁控溅射镀膜的手段，在二氧化硅称衬底上，沉积活性材料，然后利用聚焦离子束技术（FIB）加工出圆孔阵列结构，最后在器件表面沉积 10 nm 厚的二氧化硅作为保护层，最终完成全介质EIT超构表面的制备。文中全介质 EIT 超构表面光学特性具有可调谐特性，主要由于新型活性材料存在两种状态（状态 1 和状态 2），且两种状态下的活性材料折射率具有显著差异。通过纳秒激光诱导活性材料在状态 1 和状态 2 之间循环切换，在 EIT 共振波长上实现了 360 nm 的光谱调谐范围和 80% 的相对调制对比度。值得注意的是，与 EIT 共振相关的极端色散导致近红外光束的群速度比真空中光速慢 335 倍。图 2：光控全介质EIT超构表面的可调控慢光（群折射率）特性，右下角为光控全介质EIT超构表面的扫描电镜图（SEM）
文章中的基于新型活性材料的快速可调控器件，有望应用于光子计算芯片、动态光学全息，可调控镜头和多通道传感器等领域。并且可通过设计和使用新型活性材料，将该种设计方法扩展到更宽的电磁波频段。
论文信息 Liu et al. Light: Advanced Manufacturing (2021)2:19 https://doi.org/10.37188/lam.2021.019 | 
