近日，我院凝聚态物理研究所关于Selective high-order resonance in asymmetric plasmonic nanostructures stimulated by vortex beams的研究工作在微纳光子学权威期刊Nanoscale（IF：8.307，B级）发表。我院教师杨大杰为第一作者和通讯作者，刘纪彩教授为通讯作者。
光子内禀角动量包含两部分，一部分是与自旋态相关的自旋角动量，一部分是与光子轨迹相关的轨道角动量。光子自旋态与光子的偏振相关，是我们所熟知的一个物理量。而光子轨道角动量则是一个相对较新的物理量，它在1992年首次被提出用于解释光涡旋现象，而后经历30多年的发展，成为今年来光子学领域的前沿课题。
涡旋光束具有复杂的电磁场结构，这将极大丰富光与物质的相互作用。众所周知，能量守恒和动量守恒是自然界相互作用所遵循的基本法则。以原子的光吸收为例，原子中的电子吸收光子并发生跃迁，跃迁前后电子的能量和动量差为光子所携带的能量和动量。然而自然界中的光源和普通激光所产生的光子仅含有自旋角动量。普通光源照射下，原子跃迁由电偶极跃迁主导，即跃迁前后电子的角动量差为ћ（约化普朗克常数）。而携带额外轨道角动量的涡旋光则具有诱导原子中电子高阶跃迁的潜力。
以此为思路，论文深入研究了携带轨道角动量的光束与表面等离基元纳米结构的相互作用，发现通过控制涡旋光束的轨道角动量量子数或者改变纳米环的结构及位置，可实现表面等离基元高阶模式的选择性激发。此项成果提出了一种新的方法来控制和研究表面等离激元。利用轨道角动量属性研究等离激元行为将为电磁场调控和光谱学分析提供新的自由度。
原文：Yang, Da-Jie, and Ji-Cai Liu. Nanoscale (2023).
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/NR/D3NR02502K
涡旋光激发下，高阶等离激元模式选择性激发。右侧l = 0, 1, 2, 3为光子的轨道角动量量子数.
