偏振是光场的核心物理自由度，具有串扰可忽略、固有方向敏感性、高维编码能力强等独特优势，正成为提升信息编码密度、拓展目标探测维度的核心载体。高性能偏振光电探测器受限于材料本征光吸收机制与晶格对称性的约束，普遍存在响应带宽窄、偏振比低、功能单一等瓶颈。近日，山东大学物理学院陈峰教授、孙晓莉教授研究团队在铁电晶体偏振光电探测领域取得新进展。团队通过在铁电晶体中引入非对称局域光场，实现了超宽带偏振光电响应与电可重构的光信息处理功能，为新型光信息处理体系提供了新方案。两项相关研究成果均发表于《Advanced Functional Materials》。

进展一：嵌入式等离激元增强体光伏效应实现超高偏振比与图像加密传输

针对现有偏振探测器普遍存在的偏振比低且带宽受限的问题，研究团队利用钽酸锂晶体双折射带来的各向异性介电环境，对几何对称纳米球的局域等离激元光场实现偏振调制，同时结合等离激元非辐射弛豫对体光伏和热释电效应的协同增益，在薄膜钽酸锂中实现了380-980 nm 宽波段偏振光电探测。最大偏振比641，且可实现偏压动态调控的模式切换（器件偏振响应可在外加偏压调控下，由正极性单极模式连续切换至负极性双极模式）。基于这一独特的偏振极性翻转特性，在单一器件中实现了 6 种基础光电逻辑门。团队进一步提出了一种基于偏振-偏压协同调控的图像加密传输方案，经卷积神经网络系统验证，该方案兼具高保密性（加密图像识别率低于 3.9%）与高保真信息共享能力。器件环境稳定性优异，室温储存六个月性能无明显衰减。研究成果以“Ferroelectric thin‑film polarization‑sensitive photodetector based on the plasmon‑enhanced bulk photovoltaic effect”为题发表于《Advanced Functional Materials》，山东大学孙晓莉教授和陈峰教授为该工作的共同通讯作者，山东大学博士研究生孙文青为论文第一作者，山东大学为第一作者单位和通讯作者单位，山东大学杨再兴教授对本工作提供了重要支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.78514

图一、离子注入钽酸锂光电探测器的器件示意图、工作机理及图像加密传输方案

进展二：嵌入式等离激元增强热释电效应实现超宽带偏振探测与布尔逻辑运算

研究团队进一步将载能离子束技术与飞秒激光直写技术相结合，利用飞秒激光局域瞬态能量沉积驱动嵌入式纳米球产生定向形貌演化，形成取向可控、定向排列的纳米棒阵列。基于偏振依赖的局域表面等离激元共振效应，不同偏振入射光可选择性激发纵向和横向共振模式，产生偏振敏感的局域光场增强与非辐射弛豫，将光偏振信息转化为差异化的热释电电流信息。器件实现了261-4000 nm超宽带光电响应，偏振敏感波段覆盖532-2200 nm，最大偏振比 2.27，突破了偏振光致热释电效应在 1 μm 附近的波段限制。在此基础上，利用注入缺陷引入的可调光伏电流分量，通过偏压连续调控热释电流与光电流的比值，在单一器件中实现了全部16种双输入布尔逻辑功能的电可重构。研究成果以“Ultrabroadband polarization-sensitive pyroelectric photodetector for electrically reconfigurable optoelectronic logic gates”为题发表于《Advanced Functional Materials》，山东大学孙晓莉教授和陈峰教授为该工作的共同通讯作者，山东大学硕士研究生程邈为论文第一作者，山东大学为第一作者单位和通讯作者单位，山东大学杨再兴教授对本工作提供了重要支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.78608

图二、器件制备示意图、热释电效应增强机理及不同波长的偏振光电响应

以上工作得到了国家自然科学基金、山东省重点研发计划、化学反应动力学全国重点实验室、山东省泰山学者攀登计划和山东大学齐鲁学者计划等项目的资助，以及济南晶正电子科技有限公司、山东大学公共实验平台的技术支持。