納米光學腔的機理研究

新一代信息技術

精準制備原子級平整的納米光學腔，實現了對亞皮米厚度變化的原位測量，比以往報道的等離激元尺子的亞納米精度高了三個數量級，創造了新的世界記錄，為原子/分子尺度上極其微弱的物理和化學過程的探測提供新的方案。

一、項目分類

重大科學前沿創新

二、技術分析

光學腔在激光器的發明、腔量子電動力學與精密測量等方面發揮了極其重要的作用。減小光學腔的模式體積可以提高光與物質相互作用的強度，極大地拓寬光學腔的應用領域。然而，光學腔的小型化面臨光學衍射極限物理規律與現代制造技術精度的雙重限制。該成果主要創新性與先進性如下：

（一）精準制備原子級平整的納米光學腔，實現了對亞皮米厚度變化的原位測量，比以往報道的等離激元尺子的亞納米精度高了三個數量級，創造了新的世界記錄，為原子/分子尺度上極其微弱的物理和化學過程的探測提供新的方案；

（二）利用納米光學腔對固態量子體系的物態進行調控，實現室溫下納腔中光與物質的強耦合，推動全固態納腔量子光學的發展，為小型化集成量子光學器件與芯片的開發提供新的途徑；

（三）證實納腔量子光學體系的響應速度是超快的，可達到數十飛秒，比高品質光學微腔體系快幾個數量級，是發展超高帶寬信息器件的理想平臺。

納米光學腔可以極大地增強光與物質相互作用的強度，使室溫下光與物質的強耦合得以實現。該成果發現納米光學腔具備等離激元理論極限的傳感靈敏度，為分子尺度精密檢測以及小型集成傳感器提供了新的設計方案；室溫下納腔中光與物質的強耦合推動了腔量子電動力學在集成量子光學器件與芯片應用的發展，在下一代信息技術的應用方面具有重要價值。

正在研發

達到國際領先水平

獨立研究