《亞波長電漿格子孤子》是依託上海交通大學，由葉芳偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：亞波長電漿格子孤子
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：葉芳偉
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題以放在非線性電介質材料襯底上的金屬納米線波導陣列為研究平台，研究非線性表面電漿波這個正在興起的研究方向。當光在金屬納米線陣列中的離散衍射被襯底材料的光學非線性效應抵消的時候，電漿格子孤子波可以形成。這種孤子波的空間分布不受衍射極限的限制，可達到深度亞波長，即所謂亞波長電漿格子孤子。我們擬尋找各類新型的亞波長電漿格子孤子，其中包括將研究亞波長渦流孤子，研究二次非線性效應支持的雙色亞波長孤子和波長轉換，將時間效應考慮進來研究亞波長時空孤子。我們將探討這些新型非線性表面電漿波的形成機制和它們的各種光學特性，包括其存在的條件，激發的機理，空間局域度對幾何和材料參數的依賴以及對光頻的依賴, 孤子的穩定性、損耗和傳輸特性。在此研究的基礎上，基於非線性提供的光學可調性和納米線之間的耦合提供的孤子的可移動性，我們還將探討亞波長格子孤子在納米全光器件上的套用前景。
結題摘要
本項目結合非線性光學回響和surface plamson polaritons(SPPs), 研究非線性電漿波導陣列中非線性對SPP波的形成和傳輸的影響，主要關注當非線性效應平衡波導之間的耦合效應時所形成的電漿格子孤子(Plasmonic Lattice Solitons-PLSs)。 PLSs的局域尺寸可以突破衍射極限，達到深度亞波長尺度，其存在和傳播等特性強烈依賴於輸入光的功率，因此它在納米光束的主動操控方面具有潛在的套用價值。 申請者在該基金的支持下，圓滿地完成了預定的各項目標。 發現了若干新穎的電漿格子孤子態, 包括渦流孤子、雙色孤子或矢量孤子、表面孤子、電漿複合態（即高階孤子）等， 揭示了它們相比於傳統孤子的獨特的性質。通過該項目的開展, 我們將空間光孤子的研究較為系統地推進到了電漿體系和亞波長尺度。研究結果反映了光和電漿晶體相互作用的多樣性和複雜性，對於非線性納米光子學學科的發展具有重要的理論意義，也對納米光子器件的製作具有一定的實際指導意義。 主要取得的成果有：（1）通過求解非線性Maxwell方程組，首次報導了離散孤子的嚴格解，並且揭示了增益補償損耗的一個重要物理； （2）預測了內部具有複雜拓撲結構的電漿格子孤子的存在，發現它們也能在合理的非線性回響條件下，以深度亞波長的尺度存在並且穩定的傳輸； （3）預測了在電漿晶體結構的邊界處存在的一類特殊的表面格子孤子，發現了其在局域尺寸上的獨特增強的特性；（4）提出通過對石墨烯施加門電壓，在石墨烯平面上“刻寫”出周期性光子晶格，發現光柵的調製深度可被電壓實時可控，這為在深度亞波長的尺度上實現可調的光和物質相互作用提供了一個可供操作的平台；（5）首次展示了突破衍射極限的深度亞波長尺度上的安德森局域，即SPP波的安德森局域。
