光子學(xué)的應(yīng)用例如成像和感測等，講求光的高效頻率上轉(zhuǎn)換（efficient frequency up-conversion），但相關(guān)技術(shù)在納米級別仍然困難重重。由香港城市大學(xué)（城大）研究人員和英國學(xué)者攜手領(lǐng)導(dǎo)的一個研究，於上述關(guān)卡取得突破，新研發(fā)的納米光子系統(tǒng)將二次諧波產(chǎn)生（second-harmonic generation）的轉(zhuǎn)換效率提升了一百倍以上！他們研究出高效非線性光轉(zhuǎn)換的策略，有助制作非線性納米光子學(xué)裝置，以應(yīng)用於高分辨生物成像和單分子感測丶超快光學(xué)芯片開關(guān)，以及量子光學(xué)技術(shù)。

上述研究由城大材料科學(xué)及工程學(xué)系（MSE）副教授雷黨愿博士，以及來自倫敦國王學(xué)院 （King's College London）的學(xué)者領(lǐng)導(dǎo)。有關(guān)研究成果已在學(xué)術(shù)期刊《自然通訊》（Nature Communications）上發(fā)表，題為〈Light-induced symmetry breaking for enhancing second-harmonic generation from an ultrathin plasmonic nanocavity〉。

二次諧波的產(chǎn)生是一種光頻率轉(zhuǎn)換的過程，即是非線性光學(xué)材料（nonlinear optical materials）在強(qiáng)激光激發(fā)下，同時吸收兩個頻率（ω）相同的光子，并產(chǎn)生一個頻率為吸收頻率兩倍（即2ω）的光子。簡而言之，就是將被激發(fā)的光轉(zhuǎn)換為兩倍頻率的輸出光。一般來說，二次諧波比其他非線性光學(xué)過程實(shí)現(xiàn)的頻率轉(zhuǎn)換效率要高，應(yīng)用也最為廣泛，多用於激光頻率轉(zhuǎn)換丶高分辨率光學(xué)顯微丶生物和醫(yī)學(xué)檢測等領(lǐng)域。

一般在短波長的區(qū)間，金屬吸收比較顯著，等離子體共振效應(yīng)比較弱。由於二次諧波正正位於該波段，所以難以靠表面等離子共振（surface plasmon resonance）來增強(qiáng)。研究團(tuán)隊(duì)在此取得突破，成功建構(gòu)出一個即使於欠缺表面等離子共振的情況下，仍能在紫外-可見光光譜范圍內(nèi)，產(chǎn)生強(qiáng)力二次諧波的納米結(jié)構(gòu)等離子系統(tǒng)。