随着信息技术的高速发展，信息传播速度与载体容量越来越无法满足人们的需求。与现今的电子器件相比，基于光的信息处理芯片可以极大地提高处理能力和速度，但其发展受到光控开关速度的限制。光开关是未来光芯片发展的核心器件之一，其运行速度和性能将影响芯片的整体性能指标。激子极化激元是由微腔光子和激子之间强耦合而形成的杂化准粒子，并且它继承了其组成粒子的性质，其半光半物质的性质为发展光电器件搭建桥梁，光子成分为其提供超快光学性能，激子成分赋予其强烈的非线性效应，二者结合的激子极化激元为光电器件发展与应用赋能。

吴健教授研究团队创新性地在室温下通过使用飞秒控制脉冲使得激子极化激元凝聚体中的光子成分发生参量散射而瞬间耗尽，实现凝聚体在百飞秒时间尺度内快速关闭，相较于前期的激子极化激元光开关速度提高了近100倍。通过精密光学延迟控制手段，可以在激子极化激元凝聚体形成过程中的任意时刻将其关闭；另外，通过调节控制脉冲的功率还可以精确地调整光开关关闭状态的持续时间。

基于飞秒角分辨成像技术，研究团队实现了百飞秒量级超快激子极化激元全光开关，开关消光比可达60 dB以上，该数值在室温激子极化激元开关保持最高记录。该成果将室温激子极化激元全光开关速度前沿推向了太赫兹状态，有助于克服基于激子极化激元的数字通信器件的速度限制，为未来光芯片、高频信息技术的发展开辟崭新的道路。相关研究结果发表在 Phys. Rev. Lett. 129, 057402 (2022)。

图1 (a) 激子极化激元飞秒全光开关原理图；(b) 激子极化激元凝聚体的超快关闭与再生