湖南工商大学大学微电子与物理学院许辉博士，在期刊《中国科学：物理学 力学 天文学》上发表了题为“基于三重表面等离子体诱导透明的动态可调太赫兹慢光器件”的文章，在石墨烯等离激元慢光器件的研究中取得了重要进展。
图1 基于石墨烯等离激元的太赫兹慢光器件的结构图
慢光效应，顾名思义，是指使光的能量传播速度（群速度）变慢的物理现象。光在真空中的传播速度约为30万公里/秒，并且不能被超越，但是能被减慢：光通过玻璃或水之类的介质时，由于色散现象，光的速度会减慢。由于光速减慢，光的能量密度增大，光与物质之间的等效作用距离拉长，从而能在更短的光电器件尺寸上获得更高的性能。因此，如何减慢光速一直是科学家重点突破的关键目标之一。
在本研究中，课题组提出了一种动态可调的太赫兹等离激元慢光器件。该器件由基底、硅-空气光栅、双层石墨烯和金属电极组成。在周期硅-空气光栅的辅助下，下层石墨烯能够被入射太赫兹波/能量完全激发并产生表面等离子体激元，被视为亮模式，在吸收谱或者透射谱中有着明显的峰值强度。上层石墨烯对入射太赫兹波/能量响应迟钝，甚至没有响应，被视为暗模式。这两种不同类别的模式有着不同的响应速度，发生响应的共振频率也不尽相同。当此两种模式之间发生响应的共振频率差为零或者近似等于零时，两个模式会发生相互影响，并且不再是简单的振幅叠加，而是在考虑相位差之后的干涉效应。
图2 三重诱导透明的耦合模理论模型的谐振示意图
该器件产生了一个有效的明模式和三个有效的暗模式，从而可以观察到三重表面等离子体诱导透明现象。通过外部电压调制可以获得外部可调的群延迟和群折射率。在明模式和暗模式之间没有相互作用的区域，相位变化很小，意味着群延迟变化不大。在明模式和暗模式相互干涉的区域（即三重等离子体诱导透明窗口的峰值处），相位变化非常剧烈，群延迟也发生了显著变化。在透明窗口处，由于强烈的干涉作用，群延迟首先从正变为负，然后从负变为正，最高可达到0.304ps的群延迟（群折射率为607.6，即光速被减慢600倍以上）。
完成人简介：
许辉，第一作者，湖南工商大学微电子与物理学院讲师，研究方向为人工微纳结构光子器件；
陈智全，通讯作者，湖南工商大学微电子与物理学院讲师，研究方向为微纳光电器件。