圖 1 非線性彩色納米印刷和光學編碼超構表面

　　【香港商報网訊】記者林麗青報道：近日，哈工大（深圳）材料科學與工程學院肖淑敏教授團隊和理學院宋清海教授團隊合作，在信息安全領域與光開關領域取得重大突破，相關研究論文發表於國際著名學術期刊「Nature Communications」（影響因子：12.353）上，哈工大（深圳）為第一完成單位和通訊單位。

　　突破一：超構表面加密顯示技術 隨着信息技術的不斷發展，信息安全加密問題日益突出，信息加密技術和加密手段的研究與開發受到全社會的關注。研究論文《通過非線性超表面諧振增強鈣鈦礦三光子熒光實現光學加密》(「Resonance-enhanced Three-photon Luminesce via Lead Halide Perovskite Metasurfaces for Optical Encoding」)致力於解決信息安全加密問題，通過鈣鈦礦的非線性光學性能設計超構表面，實現了光學加密。 該研究為非線性光學在顯示和加密領域的首次應用，哈工大（深圳）材料科學與工程學院2017級博士生范宇斌、2017級碩士生王宇涵為共同第一作者，肖淑敏、宋清海和新加坡國立大學教授仇成偉為共同通訊作者。 基於鈣鈦礦優異的非線性特性，研究團隊創造地將非線性光學應用在顯示技術和加密技術上，使得利用近紅外波段不可見光進行可見光波段的顯示和加密成為可能。研究團隊設計了具有特定諧振波長的光柵式超構表面，增強鈣鈦礦三光子上轉換髮光(three-photon luminescence, TPL)過程，只有當特定波長的光照射在表面，才會顯示出隱藏的圖案（圖 1）。如此一來，重要信息在傳輸過程中和存儲體內將得到有效保護。該研究拓展了鈣鈦礦超構表面在高分辨率非線性彩色納米印刷和光學編碼領域中的應用。

　　突破二：納米線激光模式轉換機制 在另一項研究中，研究團隊通過全光調製實現不同激光模式之間的轉換，並首次提出將其應用在全光通訊的光開關中。研究論文《全光調控鈣鈦礦激光》(「All-optical control of lead halide perovskite microlasers」)通過研究模態之間非線性相互作用首次實現光開關性能，為光存儲、超快光轉換器等全光片上集成芯片提供了全新的器件設計方案。

图2

　　哈工大（深圳）電子與信息工程學院2015級博士生張楠、材料科學與工程學院2017級博士生范宇斌和電子與信息工程學院2014級博士生王開陽為共同第一作者，肖淑敏、宋清海和紐約城市大學教授Ge Li為共同通訊作者。 研究團隊利用交叉增益飽和效應實現超快模式開關，實現了鈣鈦礦激光不同模式轉換的全光動態調控，並將其應用在片上光子集成電路所必須的光開關上。當外部光激勵增強時，鈣鈦礦激光器的激光模式會發生明顯可逆的模式轉換且不需要非常複雜的光學結構設計。這一動態轉換可以提供低於70 ps（高於14 GHz）的超快開關性能（圖 2），使得鈣鈦礦激光器應用擴展到之前無法涉足的光存儲、超快光轉換器等領域，相關全光片集成芯片將有全新的器件設計方案。