近日，山东师范大学物理与光电学院蔡阳健教授团队在物理学国际顶级期刊《Physical Review Letters》上发表了题为“High-Q Nonlocal Resonances in Mirror-Enhanced Plasmonic Lattices”的创新性研究论文，提出一种高品质因子(高Q)等离激元超表面新机制，可有效弥补传统等离激元结构短板，显著缩小其与低损耗介质超表面的性能差距。山东师范大学为唯一署名单位，物电学院博士生毕晓琼为论文第一作者，蔡阳健教授、敖献煜教授为论文通讯作者。

受欧姆损耗、辐射泄漏、微纳加工精度不足等多重因素制约，实现高性能高Q等离激元共振一直是纳米光子学领域的技术难题。当前，硅、二氧化钛等材料制备的低损耗介质超表面，虽能够实现极锐利的光学共振特性，但不具备等离激元结构特有的表面局域光场增强优势。

团队创新提出镜面增强调控机制，通过在反射镜上方有序排布金属纳米颗粒阵列，利用光场相消干涉效应有效抑制辐射损耗，将高辐射泄漏的亮模转换为长寿命暗模，成功实现稳定性优异的高Q共振效应。实验测试结果显示，该结构在880nm波段实现品质因子超3000的突破，同时观测到临界耦合条件下的低阈值纳米激射现象。此外，团队通过各向异性金属纳米颗粒旋转调控策略，成功构建出拓扑荷可编程的高Q矢量激光微腔。

该研究突破了传统等离激元超表面的性能局限，兼顾了等离激元光场增强优势与介质超表面低损耗、高Q特性，为高性能片上光谱选择型微纳光学器件的研发与应用提供了全新技术方案，在微纳传感、片上激光、光学调控等领域具备重要的应用价值。

相关研究得到了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金项目等的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1103/ybrp-jdrm