近日，中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所王少偉團(tuán)隊(duì)提出了一種可片上集成的高性能中紅外光譜與偏振分光器（SPF）。相關(guān)成果以“A mid-infrared high-performance spectropolarimetry filterbased on dual-mode independent modulation”為題，發(fā)表于英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)期刊Nanoscale上，并被選做期刊的封面文章。

特征光譜已被廣泛用于分析分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分，光的偏振特性包含了表面粗糙度、材料、組織特征和三維形狀等有價(jià)值的信息，同時(shí)獲取光的光譜和偏振信息，在遙感、目標(biāo)探測(cè)、偽裝識(shí)別、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)光譜和偏振信息獲取的方法大多是由多個(gè)分立元件組成的大型復(fù)雜系統(tǒng)，而目前微型可集成光譜和偏振分光器件大多光譜分辨力低或偏振選擇性差，難以同時(shí)獲得高的光譜分辨力和偏振消光比。

該器件由雙層亞波長(zhǎng)金屬光柵（BLMG）和Fabry–Perot（FP）共振腔組成，當(dāng)TM偏振光入射時(shí)，F(xiàn)P腔為主導(dǎo)模式，可獨(dú)立調(diào)節(jié)獲得高的光譜分辨力（λ/?λ）；當(dāng)TE偏振光入射時(shí)，BLMG為主導(dǎo)模式，器件可實(shí)現(xiàn)對(duì)TE偏振極好的屏蔽。SPF可以在兩種模式下分別獨(dú)立調(diào)控，從而同時(shí)獲得優(yōu)異的光譜分辨力和偏振消光比。實(shí)驗(yàn)制備并測(cè)試得到的偏振消光比和光譜分辨力分別高達(dá)3×10?和387，透過率為60%，結(jié)果與理論設(shè)計(jì)吻合，可以同時(shí)準(zhǔn)確地獲取光譜和偏振信息。

圖1 SPF器件模型和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（a）SPF器件結(jié)構(gòu)示意圖；（b）SPF器件性能實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果；（c）和（d）分別為SPF器件的SEM截面圖和俯視圖。

這項(xiàng)工作將該器件應(yīng)用于橫紋肌肉瘤組織的診斷，成功實(shí)現(xiàn)橫紋肌和橫紋肌肉瘤組織的區(qū)分，演示了其在腫瘤診斷領(lǐng)域的應(yīng)用前景。還可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，將該器件拓展到其他波段，為多維光學(xué)信息的獲取、目標(biāo)的檢測(cè)和準(zhǔn)確識(shí)別提供了一種新的途徑。同時(shí)，該器件結(jié)構(gòu)與探測(cè)器的制造工藝兼容，可與探測(cè)器單片集成，為多維探測(cè)技術(shù)的集成化和微小型化提供了新的解決方案。

圖2 光譜偏振分光器件在橫紋肌肉瘤診斷中的應(yīng)用。（a）和（b）分別為5 μm厚橫紋肌組織和橫紋肌肉瘤組織在CaF?襯底上的光學(xué)顯微鏡圖像；（c）和（d）分別為橫紋肌組織和橫紋肌肉瘤組織在光譜偏振分光器件的不同偏振方向下的透射譜，其中綠色虛線表示橫紋肌組織和橫紋肌肉瘤組織在6.789 μm波長(zhǎng)處的特征吸收峰位置。

審核編輯：劉清