我国学者在片上光信息拓扑调控领域取得进展

　　在国家自然科学基金项目（批准号：52522208、52472155、51925203）等资助下，上海交通大学戴庆教授团队与合作者在片上光信息拓扑调控领域取得新进展。相关成果以“声子工程实现双曲渐近线极化激元（Phonon Engineering Enables Hyperbolic Asymptotic Line Polaritons）”为题，于2025年12月15日在线发表在《自然·纳米技术》（Nature Nanotechnology）期刊。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-025-02090-0。

　　在纳米尺度实现高效、可控的光调制已成为发展下一代光电子器件与芯片互连技术的关键。极化激元是光与物质强耦合作用产生的准粒子，具备突破传统光学衍射极限的独特优势，可在纳米乃至原子尺度上实现光场的精准调控，有望被应用于光子芯片集成和高速光通信等前沿领域。然而，目前极化激元拓扑调控技术仍存在局限：一方面，基于材料介电特性调控的方法（例如晶面工程和超构设计）普遍面临调控频率范围受限和能量损耗较高的问题；另一方面，依赖模式杂化的方案受制于严格的动量匹配要求，导致大动量模式下的耦合效率显著降低。这些因素严重制约了器件的性能提高和实际应用。

　　针对上述挑战，戴庆教授团队与合作者创新性地提出了“声子工程”调控策略，成功实现了极化激元拓扑轮廓的重构。通过利用氧化钼中的各向异性声子振动，调控了宽禁带半导体氮化铝的表面极化激元模式，首次将原本圆对称分布的表面极化激元转化为双曲渐近线型极化激元，克服了传统拓扑调控对模式杂化所需界面结构设计或动量匹配的依赖。在此基础上，进一步通过精准调控各向异性声子振动频率与强度，优化了极化激元的带宽、无衍射、零相位和高定向传输等关键特性。

　　该研究提出的“声子工程”拓扑调控策略可广泛适用于多种半导体材料，为构建片上超紧凑光子电路提供了新思路。

图 声子工程调制产生双曲渐近线极化激元的物理机制图