天線(xiàn)是接收和輻射電磁波的工具，具有非常廣泛的應(yīng)用。常見(jiàn)的天線(xiàn)有智能手機(jī)中內(nèi)置的平面倒F天線(xiàn)(PIFA)，用于接收和輻射射頻波段在2.4GHz和5GHz的電磁波信號(hào)。由于天線(xiàn)對(duì)電磁波的調(diào)控作用服從經(jīng)典電磁學(xué)的基礎(chǔ)方程，也即麥克斯韋方程(Maxwell Equations)，而麥克斯韋方程在形式上具有頻率(波長(zhǎng))不變性，因此在射頻波段電磁天線(xiàn)的諸多功能，同樣可以在光頻段實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)，隨著以電子束刻蝕(Electron Beam Lithography)和聚焦離子束刻蝕(Focused Ion Beam Lithography)為代表的“至頂向下”式納米加工技術(shù)的日趨成熟，大規(guī)模加工納米尺度的金屬與介質(zhì)結(jié)構(gòu)成為可能，光頻段電磁天線(xiàn)(簡(jiǎn)稱(chēng)光學(xué)天線(xiàn))的研究也隨之成為研究熱點(diǎn)。

光學(xué)天線(xiàn)的諸多光學(xué)特性，可以在流片工藝過(guò)程中通過(guò)改變天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)參數(shù)加以控制，但在加工完成之后便固定下來(lái)。如何實(shí)現(xiàn)光學(xué)天線(xiàn)特性的芯片級(jí)電調(diào)控，是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。目前學(xué)界提出的方法有在光學(xué)天線(xiàn)結(jié)構(gòu)中覆蓋石墨烯或氧化銦錫(ITO)層，通過(guò)施加電偏壓注入載流子的方式改變石墨烯或ITO層的折射率，擾動(dòng)光學(xué)天線(xiàn)表面的光學(xué)近場(chǎng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)天線(xiàn)光學(xué)特性的調(diào)控。然而，這種方法的局限性在于，無(wú)論是石墨烯還是ITO，由載流子注入造成折射率擾動(dòng)區(qū)域都很薄(1nm左右)，因此與外加光場(chǎng)的交互長(zhǎng)度(overlapping length)很短，使得天線(xiàn)光學(xué)特性的電調(diào)控范圍相當(dāng)有限(天線(xiàn)諧振峰的移動(dòng)在2%左右，而調(diào)制深度在10%左右)。

為解決光學(xué)天線(xiàn)特性的片上高效率電調(diào)控，光電信息學(xué)院博士生楊?yuàn)W在副教授易飛的指導(dǎo)下，另辟蹊徑，構(gòu)建基于氮化鋁壓電薄膜的微光機(jī)電諧振腔(optomechanic cavity)，與納米條狀光學(xué)天線(xiàn)耦合，實(shí)現(xiàn)了中紅外波段的窄帶全吸收光學(xué)天線(xiàn)。通過(guò)氮化鋁薄膜的壓電效應(yīng)，微光機(jī)電腔的腔長(zhǎng)可在電偏壓的作用下得到線(xiàn)性調(diào)節(jié)，諧振峰移動(dòng)效率為20nm /V，調(diào)制深度為75% /V，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)窄帶全吸收光學(xué)天線(xiàn)特性的芯片級(jí)高效電調(diào)控。這一工作為光學(xué)天線(xiàn)和光學(xué)超材料在光電子芯片中的實(shí)際應(yīng)用開(kāi)辟了路徑。日前，該工作已被光學(xué)T2期刊Optics Letters (IF: 3.292) 接收。

(文章名：Piezoelectric tuning of narrowband perfect plasmonic absorbers via an optomechanic cavity)。