光學天線增強的發光及其調控的納光源研究

《光學天線增強的發光及其調控的納光源研究》是依託中國科學技術大學，由王沛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：光學天線增強的發光及其調控的納光源研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王沛
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

本課題將矢量光場、納結構、SPP、有源、天線效應及其耦合共振作用過程等結合起來，研究光學天線結構增強的發光、能量局域、損耗、放大以及激射等問題；發展行之有效的計算光學天線本徵模式的方法，建立光學天線模態、激元、有源物質相互作用的理論描述和分析方法，明確天線結構對分子發光光譜、強度、偏振特性以及光子的角動量的調控特點、規律，以及增益物質在共振天線調控結構中的受激放大輻射過程等；研究光學天線和發光分子間的阻抗匹配問題，發展低成本、易實現、高質量光學天線的製備以及有源介質在光學天線中的精確操控技術，實現納光源。通過本課題研究希望為高靈敏超分辨光譜技術、納米光子學、量子信息等領域的套用需求提供相關理論基礎、創新成果。

結題摘要

該項目將矢量光場、納結構、SPP、有源、天線效應及其耦合共振作用過程等結合起來，在光學天線結構增強發光、能量局域、損耗、放大以及激射等方面進行了深入的研究，取得了一些重要的成果。特別是，提出了Tamm Plasmon-coupled emission (TPCE) 的新概念，TP與螢光粒子耦合可實現近似零度（垂直於樣品表面）的高方向性螢光輻射，且簡單地通過調節樣品結構，即可實現不同波長螢光的零角度出射，此結構可用於發展新型的光學色散器件及其高方向性的納光源；設計了一種易製備、可重複、多參數可調諧的銀納米天線陣列複合可控納腔雙色共振系統，實現了基於該結構的SPP雷射源；基於阿基米德螺旋天線對入射光（泵浦光）角動量的選擇性以及雙共振天線對輻射/激發方向性的調控，將設計好的納米散射天線精確製備於螺旋天線幾何中心，實現了入射光（泵浦光）和散射光（輻射光）的調控，可有效區分不同手性的圓偏入射光，以及調控輻射場的偏振特性，該結構可用於實現高效的新型納光源。上述相關研究在國際學術界產生重要影響，已在Optica, Nano Letters, Scientific Reports, Physical Review B, Optics Express, Optics Letters, Nanotechnology等刊物上發表SCI論文22篇。課題執行期內發表的論文被他引107次。獲發明專利3項。另外，課題執行期內共有9人獲博士學位，3人獲碩士學位，4人次分獲中國科學院院長獎、研究生國家獎學金等各類獎項。