多孔氧化鋁光子晶體中法諾共振產生的條件及機制研究

《多孔氧化鋁光子晶體中法諾共振產生的條件及機制研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由商國亮擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多孔氧化鋁光子晶體中法諾共振產生的條件及機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：商國亮
• 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院

項目摘要

光子晶體中法諾共振出現的條件及機制對理解光與物質的相互作用及控制光等方面具有非常重要的意義，也是其套用的一個重要前提。氧化鋁光子晶體由於其結構的多孔性及設計的自由性，是研究光子晶體中法諾共振現象的好的樣品。本項目將實驗研究多孔氧化鋁光子晶體中法諾共振出現的條件，並結合理論計算分析研究其產生的機制。通過製備參數的改變，製備出位於不同位置的窄帶隙光子晶體，研究其法諾共振現象，建立起結構參數與法諾共振的關聯；通過可控地引入其他介質，研究引入介質對法諾共振的影響；研究入射光的偏振及入射角等狀態對法諾共振的影響。此項研究有利於系統地理解光子晶體中的法諾共振現象，將為基於光子晶體及法諾共振的納米光子學器件的設計與製作提供系統的實驗依據，也為進一步認識和探究納米尺度下法諾共振現象的物理內涵和規律提供一定的基礎。

結題摘要

法諾共振是在材料微結構中多種散射態之間相互作用的結果，研究這些性質對理解光與物質的相互作用、製備新型納米光子器件等方面具有非常重要的意義。本項目以研究具有窄光子帶隙的多孔氧化鋁光子晶體中法諾共振產生的條件及機制為目標牽引，首先，深入研究了多孔氧化鋁光子晶體的生長機制，通過補償電壓的模式獲得了位置可控的超窄光子帶隙。並且進一步通過控制陽極氧化電壓結構，實現了缺陷峰的可控引入及光子晶體異質結構的可控制備。上述研究是獲得多孔氧化鋁光子晶體中多種光散射態之間相互作用的材料及結構基礎，也是在多孔氧化鋁光子晶體基礎上進行後續結構設計及相關性能研究的重要前提。進一步，我們系統地研究了多孔氧化鋁光子晶體的結構、引入介質及入射光參數對各路徑散射態之間相互作用的影響規律。結果顯示，通過改變入射光角度逐漸改變光子帶隙的位置，發現了位於不同位置的窄光子帶隙的線型變化展示出不同的共振線型。發現了光子晶體異質結中多孔結構的連續光散射對光傳輸性質的影響，實現了一種基於多孔結構連續態光散射的新型非對稱光傳輸原型器件。發現了氣體介質由於毛細凝聚作用在孔道中的相變現象，為探測相轉變及過程以及拓展材料套用提供一種可能的新途徑。通過上述相關研究，獲得了多孔氧化鋁光子晶體的結構、引入介質及入射光參數對各路徑散射態之間相互作用的影響規律，初步給出了多孔氧化鋁光子晶體中法諾共振產生的條件及機制。研究結果為進一步將光子晶體及法諾共振套用於納米光子器件提供了實驗基礎和科學依據。本項目研究達到了預期目標，通過本項目的實施，三年來發表SCI論文10篇，其中影響因子大於3的6篇，封面文章1篇，相關研究成果被科學網等進行了全文轉載報導，申請了2項專利，在此時間段內授權國家發明專利1項。