近期，我院徐红星教授研究组依托武汉大学人工微结构教育部重点实验室，和美国莱斯大学合作，在杂化等离激元波导中实现了高效的二次谐波产生。该工作以“Efficient Second Harmonic Generation in a HybridPlasmonic Waveguide by Mode Interactions”为题在国际著名刊物《纳米快报》（Nano Letters）上发表。论文第一署名单位是武汉大学，博士生石俊俊为第一作者，张顺平副教授和徐红星教授为共同通讯作者。

图1(a)杂化等离激元波导中高效激发二次谐波的示意图；

（b）二次谐波实空间成像图；（c）二次谐波傅里叶成像图。

    基于二次谐波（SHG）产生的片上波长转换器将是开发高效的纳米级相干光源的途径之一，在小型化集成光子回路、生物成像和传感等技术有重要应用前景。然而对于一般的微纳米结构，SHG的光转换效率很低。徐红星教授课题组提出了一种由半导体（CdSe）纳米线与金膜耦合而成的混合等离激元波导来实现高效SHG的方案[图1(a)]。该波导中的模式与非线性材料（CdSe）之间有着较强的空间重叠，且波导中多个模式相互耦合，沿着波导方向满足动量守恒，这些因素促进了高效率的SHG产生。实验中产生高达4×10^-5W^-1转换效率的二次谐波产生，比已有报道的纯等离激元结构高出几个数量级。另外，该工作利用前期工作[Nano Lett. 17, 7803 (2017)]发展起来的SHG傅里叶成像技术，准确辨认了二次谐波过程中具体参与的模式，揭示了模式对称性对SHG发射方向的影响[图1(c)]。该研究结果有助于实现高效和可调谐的非线性相干光源，为开展集成非线性纳米光子器件提供了新的方案。

 该项研究工作得到国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金委和中国科学院先导专项等项目的支持。

 论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b01004