作者:赖斯大学的杰德·博伊德 示意图描绘了调制太赫兹频率偏振光的纳米图案化等离子体亚表面的结构和作用
超短激光脉冲(绿色)激发十字形等离子体结构，旋转第二个光脉冲(白色)的极性，第二个光脉冲比第一个光脉冲晚一皮秒到达
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意大利工程师展示了第一个能够每秒处理1万亿次偏振光的纳米光子平台
莱斯大学的亚历山德罗·阿拉巴斯特里是本周发表在《自然光子学》上的一项研究的合著者，他说:“偏振光可以用来对信息进行编码，我们已经证明了在太赫兹频率下调制这种光是可能的。”
莱斯大学布朗工程学院的电子和计算机工程助理教授阿拉巴斯特里说:“这有可能用于无线通信。”
“信号的工作频率越高，它传输数据的速度就越快
一个太赫等于1000千兆赫，比商业上可获得的光偏振开关的工作频率高大约25倍
" 这项研究是赖斯、米兰理工大学和热那亚意大利理工学院(IIT)的实验和理论团队的合作
这一合作始于2017年夏天，当时该研究的第一作者安德里亚·希拉托是物理学家兼合著者彼得·诺德兰德的赖斯实验室的访问学者
席拉托是《政治与IIT》的联合研究生，由《政治与政治》的合著者朱塞佩·德拉·瓦莱和IIT的合著者雷莫·普罗埃蒂·扎卡里亚指导
每个研究人员都在纳米光子学领域工作，这是一个快速发展的领域，使用超小型工程结构来操纵光
他们对超快极化控制的想法是利用等离子体亚表面高能电子产生的微小而短暂的变化
莱斯大学、米兰理工大学和意大利理工学院的工程师制作了一张纳米模式等离子体亚表面的扫描电子显微镜图像，用来调制太赫兹频率的偏振光
信用:安德里亚·托马/IIT 亚表面是包含嵌入纳米粒子的超薄薄膜或薄片，当光通过薄膜时，纳米粒子与光相互作用
通过改变嵌入的纳米粒子的大小、形状和组成，并将其排列成精确的二维几何图案，工程师们可以制作出亚表面，精确地分割或重定向特定波长的光
“区别于其他方法的一点是，我们依赖于内在的超快宽带机制，这种机制发生在等离子体纳米粒子中，”雪花石膏说
莱斯-波多黎各-IIT团队设计了一个包含一排排十字形金纳米粒子的元表面
每个等离子体十字约100纳米宽，与特定频率的光共振，产生增强的局部电磁场
由于这种等离子体效应，该团队的亚表面成为产生高能电子的平台
“当一个激光脉冲击中等离子体纳米粒子时，它会激发其中的自由电子，将一些电子提升到超出平衡的高能级，”希拉托说
“这意味着电子‘不舒服’，渴望回到更放松的状态
它们会在很短的时间内，不到一皮秒，回到平衡状态
" 尽管亚表面中十字对称排列，但非平衡态具有不对称性质，当系统恢复平衡时，不对称性质消失
为了利用这种超快现象进行偏振控制，研究人员使用了双激光装置
这项研究的第一作者玛格丽塔·迈乌里在波利特尼科的超快光谱学实验室进行了实验，并得到了该团队理论预测的证实。实验使用一个激光器发出的超短光脉冲来激发十字架，使它们能够调制第二个脉冲中的光偏振，第二个脉冲在第一个脉冲后不到皮秒到达
“关键是，我们可以利用等离子体亚表面特有的超快电子机制，用光本身来控制光，”雪花石膏说
“通过正确设计我们的纳米结构，我们展示了一种新的方法，这种方法有可能让我们以前所未有的速度光学传输以光偏振编码的宽带信息
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