超薄金属中激发一种特殊的光波

塔姆等离激元极化激元（TPP）是一种具有独特局域性和可操控性的光学表面态，但以往无法在超薄金属薄膜（厚度小于10纳米）中激发。这是因为超薄金属的反射系数远小于介质布拉格反射器（DBR，一种由周期性介质层构成的光反射结构）的反射系数，无法满足传统TPP产生所需的条件。

为解决这一问题，研究团队提出了一种在超薄金属薄膜中实现广义塔姆等离激元极化激元（GTPP）的策略：将超薄金属薄膜作为超表面，在其附近引入低损耗DBR作为补偿层。这种设计能将超薄金属与DBR之间的弱耦合转化为稳定的GTPP表面态。通过优化顶部DBR的周期数和相位匹配层厚度，可精确控制介质界面处的反射系数和相位，最终在共振波长532纳米处实现了近完美吸收（约99.1%）。

GTPP具有拓扑鲁棒性，其本质源于对制备缺陷的内在耐受性，即使制造过程中存在微小误差，仍能稳定工作。研究人员基于GTPP制备了14通道窄带吸收器芯片。与未激发GTPP的传统结构相比，该器件可将反饱和吸收阈值（材料产生反饱和吸收所需的最小能量）降低至约7.7×10⁻⁵纳焦/平方微米，并使荧光强度超过残余激光强度，从而将消光能力提升两个数量级。

这些发现不仅为微纳光子器件在激光消除等领域的应用提供了实验依据，也为其他相关场景（如传感器、量子激光器）的研究提供了新思路。