摘要
光子与等离激元材料是微纳光子学领域的核心研究内容，能够突破衍射极限，实现亚波长尺度的光操控，为下一代光通信、生物传感、量子信息等领域提供关键材料支撑。本文系统综述了光子与等离激元材料的研究进展及其在传感与通信中的应用。在材料基础方面，介绍了光子晶体、超构材料、表面等离激元、局域表面等离激元等的基本原理与分类，探讨了光子与等离激元的强耦合机制。在制备调控方面，综述了分子介导组装、纳米晶玻璃、双光子3D打印等制备技术，以及超快光学调控、介电常数近零工程等性能调控策略。在传感应用方面，重点分析了表面等离激元共振生物传感器、光子晶体光纤传感器、单光子源与量子传感等方向。在通信应用方面，综述了光子晶体器件、超表面光器件、等离激元波导、非线性光学信号处理等进展。研究表明，光子与等离激元材料正朝着超紧凑集成、多功能器件、智能化设计、量子应用等方向发展，深度学习辅助材料设计和新型二维材料等离激元是重要前沿方向。
关键词： 光子材料；等离激元材料；表面等离激元；光子晶体；生物传感；光通信
Abstract
Photonic and plasmonic materials are core research topics in micro-nano photonics, capable of breaking the diffraction limit and achieving subwavelength light manipulation, providing key material support for next-generation optical communication, biosensing, quantum information, and other fields. This paper systematically reviews the research progress of photonic and plasmonic materials and their applications in sensing and communication. In terms of material fundamentals, the basic principles and classifications of photonic crystals, metamaterials, surface plasmons, and localized surface plasmons are introduced, and the strong coupling mechanism between photons and plasmons is discussed. In terms of fabrication and regulation, preparation techniques such as molecular-mediated assembly, nanocrystal glass, and two-photon 3D printing, as well as performance regulating strategies such as ultrafast optical regulation and epsilon-near-zero engineering, are reviewed. In sensing applications, surface plasmon resonance biosensors, photonic crystal fiber sensors, single-photon sources, and quantum sensing are analyzed. In communication applications, progress in photonic crystal devices, metasurface optical devices, plasmonic waveguides, and nonlinear optical signal processing is reviewed. Research shows that photonic and plasmonic materials are moving towards ultra-compact integration, multifunctional devices, intelligent design, and quantum applications, with deep learning-assisted materials design and novel two-dimensional material plasmons being important frontier directions.
Key words： Photonic materials; Plasmonic materials; Surface plasmons; Photonic crystals; Biosensing; Optical communication
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