清华新闻网12月24日电 近日，清华大学电子系李越课题组首次在近零介电常数（Epsilon-near-zero, ENZ）媒质中发现法诺共振现象，提出了一种基于ENZ媒质的色散调控新方法，对微波和光学器件及其片上集成具有重要的应用价值。

法诺共振（Fano resonance）是物理学中的一个电磁振荡现象，描述了由离散谐振体与连续谐振体之间相互作用而引起的非对称频谱。几十年来，法诺共振在光学、原子物理、凝聚态物理、量子信息等多个领域得到广泛研究，并在光电传感、纳米激光和量子计算等前沿应用中展现出巨大潜力。

近零介电常数（ENZ）媒质是一类具有特殊电磁特性的材料，其介电常数接近于零。相关研究表明，ENZ媒质在微型化和形状可调的器件中具有独特的优势，为实现小尺寸、形状可调的法诺共振提供了新的平台。该研究中，团队发现，ENZ媒质本身具有一种独特的弱耦合机制，与法诺共振中的连续谐振体高度契合。通过在ENZ媒质中集成介质谐振结构，研究人员成功地在ENZ连续谐振体引入离散谐振体，从而观测到ENZ媒质中的法诺共振现象。

图1.ENZ媒质中的法诺共振

与传统法诺共振器件相比，ENZ媒质中的法诺共振具有两个显著特点。首先，研究团队发现法诺共振的频谱是ENZ媒质磁导率的函数，通过调节ENZ媒质的磁导率可精确控制法诺共振的各种频谱；其次，ENZ媒质能够在极小尺度和任意形状情况下引发法诺共振，突破了传统法诺共振对器件最小尺寸的限制，使得法诺共振器件的集成化和小型化成为可能。以上现象均得到了实验验证。基于观察结果，研究团队进一步展示了ENZ媒质法诺共振在电磁器件色散控制方面的应用潜力，如电磁诱导透明特性的光学滤波器等。借助ENZ媒质的法诺共振效应，研究人员能够通过简单的结构调节实现法诺共振的色散控制，这一技术尤其在激光器、全光开关、光子传感器以及未来的光子芯片中具有重要的应用价值。

图2.ENZ媒质中法诺共振的磁导率与频谱关系

相关研究成果以“近零介电常数媒质中的法诺共振”（Fano Resonance in Epsilon-Near-Zero Media）为题，于12月19日发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。

清华大学电子系2021级博士生闫雯荻为论文第一作者，副教授李越为论文通讯作者。其他作者还包括清华大学电子系2018级博士生李昊（已毕业）、2019级博士生秦绪（已毕业）、2021级博士生付鹏宇、2023级博士生李佩航和2024级博士生李铠峰。研究得到清华大学电子工程系自主科研项目、国家自然科学基金、国家重点研发计划等的支持。