基於表面電漿器件的非線性效應研究

《基於表面電漿器件的非線性效應研究》是依託華南師範大學，由朱凝擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於表面電漿器件的非線性效應研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：朱凝
• 依託單位：華南師範大學

項目摘要

非線性效應通常需要在極大的功率密度下才能實現，本項目研究基於表面電漿（SP）器件的非線性效應及其套用，通過表面場增強效應，降低功耗，提高集成度，並利用SP的高激發速度提高器件速度。研究內容主要包括：結合納米光子學模擬手段，精確計算各種SP器件的非線性回響；在局部場束縛尺寸趨近極限時考慮非局域(Non-local)效應對金屬介電常數的影響，修正受限制的場增強效果及非線性效應；研究基於局域化SP的三倍頻效應，嘗試將其套用於高分辨光刻；設計基於幾類SP結構的集成型全光開關，最佳化開關速度、功耗等性能。本項目旨在利用SP的激發增強局部非線性回響，創新之處在於：在極限尺寸下引入非局域模型修正金屬的極化強度，並且利用三倍頻光強度正比於基頻光強度三次方的關係提高光刻解析度。本項目的開展在將SP結構套用於非線性光學方面作出一定的探索，在表面電漿納米光子器件上拓展更多功能與套用。

結題摘要

非線性效應通常需要在極大的功率密度下才能實現，本項目研究基於表面電漿（SP）器件的非線性效應及其套用，通過表面場增強效應，降低器件功耗，提高集成度。研究內容主要包括：結合納米光子學模擬手段，精確計算各種SP器件的非線性回響，在局部場束縛尺寸趨近極限時（如2納米至20納米）考慮非局域效應對金屬介電常數的影響，得到了受非局域效應影響下更為精確的場增強效果及二次諧波回響，對設計非線性器件提供了有利的理論工具；研究基於局域化SP的三倍頻效應，結合針尖增強效應將其套用於高分辨光刻，在使用波長1微米的基頻光下可獲得最小約10納米的線寬，遠高於衍射極限，對探索高分辨光刻技術具有積極的意義；最佳化各類型SP有源波導結構，在不嚴重影響模場尺寸和集成度的前提下減少了傳輸損耗，提高有源介質的增益效率，對設計基於SP結構的調製器、開關等有源器件提供了基礎。