日前，光電國家實(shí)驗(yàn)室太赫茲光電子學(xué)團(tuán)隊(duì)在太赫茲波段金屬表面束縛態(tài)模式方面的最新研究成果。相關(guān)成果發(fā)表在8月22日自然（Nature）旗下期刊《科學(xué)報(bào)告》（Scientific Reports）。

此篇題為《金屬-介電介質(zhì)異質(zhì)結(jié)構(gòu)中碟片散射平板模式的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和研究》（Experimental verification and investigation of disks scattering slab modes in metal-dielectric heterostructures）的論文作者分別為丁嵐（共同貢獻(xiàn)作者）、王可嘉（共同貢獻(xiàn)作者）、王威、朱德峰、殷超云、劉勁松（通訊作者）。

亞波長周期性金屬結(jié)構(gòu)在長波段能支持偽表面等離子體（Spoof Surface Plasmons，SSPs）。通過這種表面束縛態(tài)模式，可以在突破衍射極限的尺度內(nèi)對(duì)電磁波進(jìn)行局限和控制。近年來關(guān)于SSPs的實(shí)驗(yàn)和理論研究層出不窮，人們期望基于這些工作能開發(fā)出新型器件，包括表面等離子體芯片，濾波器，以及高分辨率成像等。然而，由于單一亞波長周期金屬結(jié)構(gòu)所支持的SSPs能量空間束縛能力較弱，因此它在上述許多實(shí)際應(yīng)用中的工作效果都不夠理想。

為了克服傳統(tǒng)SSPs能量空間束縛能力較弱問題，該研究團(tuán)隊(duì)在具有亞波長結(jié)構(gòu)碟片陣列的金屬膜上覆蓋一層很薄的介質(zhì)層，通過測試該亞波長結(jié)構(gòu)金屬陣列的太赫茲波反射特性，觀測到了一種能量高度束縛的金屬表面束縛態(tài)模式，理論研究表明這種新模式源于傳統(tǒng)介電介質(zhì)波導(dǎo)模和亞波長結(jié)構(gòu)金屬碟片陣列的相互作用。利用等效偶極子方法，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合的很好。該研究系統(tǒng)的證明了在金屬-介電介質(zhì)異質(zhì)結(jié)中存在一類新的金屬表面束縛態(tài)模式，該模式的最大特性是對(duì)入射太赫茲波具有很強(qiáng)的能量束縛特性。該項(xiàng)工作將對(duì)新型太赫茲空域及頻域控制器件的設(shè)計(jì)起到重要作用。

該工作得到了國家自然科學(xué)基金（10974063, 61177095），湖北省自然科學(xué)基金（2010CDA001），教育部博士點(diǎn)基金（20100142110042）和華中科技大學(xué)校自主創(chuàng)新基金（2011TS001, 2012QN094, 2012QN097）的支持。