【会员论文】厦门大学---扭曲 β-Ga₂O₃ 中的双曲极化子

        由厦门大学的研究团队在学术期刊 npj nanophotonics 发布了一篇名为 Hyperbolic polaritons in twisted β-Ga₂O₃（扭曲 β-Ga₂O₃ 中的双曲极化子）的文章。

摘要

        双曲极化子（HPs）因方向性传播和强光场约束能力，在集成光子学中具有重要的应用价值。然而，目前大多数研究主要集中在平面内的光传播行为，而对垂直方向的光场特性关注较少。研究人员通过理论计算预测了在扭曲 β-Ga₂O₃ 双层结构中，一种新型的光耦合机制，该机制涉及表面超曲极化子和体积极化子的协同作用。研究发现，随着扭曲角度增加，表面模式和体积模式的极化子逐渐合并，使光场传播状态从“四翼态”逐渐转换为“双翼态”，并伴随等频面的变化。这种频散特性和光场分布的转变是由于表面模式与体积模式之间发生能量交换，从而改变了光场在垂直方向的局域性分布。此外，研究团队提出了一种基于波矢共线性的模式相互作用分析方法，该方法揭示了光场在不同模式间的耦合特性。将扭曲电子学的概念扩展到极化子垂直局域性调控的领域，证明了通过调节扭曲角度可以实现光场的垂直局域性控制，为亚波长光操控提供了新的理论基础，并推动超分辨成像、纳米光子学及超紧凑光子器件的进一步发展。

图 1：双层 β-Ga₂O₃ 和 β-Ga₂O₃’的频率色散介电常数示意图。

DOI：

doi.org/10.1038/s44310-025-00053-w