《大體積、高質量三維光物質的製備及其套用》是依託華南師範大學，由戴峭峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大體積、高質量三維光物質的製備及其套用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：戴峭峰
- 依託單位：華南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光物質(optical matter)是由光子產生並且維持的有序結構。對光物質的研究將促進包括光子晶體、光子安德森局域、軟物質和光鑷技術等多研究領域的發展和交叉。而採用現有全息光學的方法很難製備高質量的三維光物質，這極大地限制了人們對光物質基本特性及其套用前景的探索。本項目擬通過單光束操縱和Z掃描相結合的方法製備大體積、高質量的三維光物質；採用多物理場耦合的有限元分析方法對光物質的形成過程進行數值模擬，探索其形成機制；並通過實驗研究光物質對原子自發輻射的動態調控，探索其潛在套用前景；我們還將研究光物質在光開關和光存儲方面的新功能，設計製做器件原型。通過以上研究，將為光物質領域的研究提供一種簡單、可靠的製備方法，並推動對光物質形成機制和新功能的探索。其研究成果具有重要的學術價值及潛在的社會效益。
結題摘要
光物質是由光子產生並且維持的有序結構，也稱為動態光子晶體。如何製備高質量的三維光物質一直以來都是該領域的難點問題，本項目通過單光束操縱和Z掃描相結合的方法製備了大體積、高質量的三維光物質，我們的研究表明掃描雷射的光功率和掃描速度對所製備光物質的質量起著決定作用，對於一定的光功率，有一個最優的掃描速度與之相匹配。我們提出了一種簡單有效的評價光物質質量的方法，即通過衍射斑的質量來評價光物質的質量。我們還提出了一種新的模擬光物質形成過程的計算方法，即多物理場耦合的有限元分析方法。並通過實驗研究了光物質對原子自發輻射的動態調控，研究發現光物質對原子自發輻射的調控並不明顯。我們的研究表明光物質還具備光開關功能，隨後我們將光捕獲的對象拓展到納米顆粒，實現了一種基於無序系統光子局域的光開關。就我們所知，目前文獻報導的光子局域都是穩態的，我們的研究結果提供了一種動態控制光子局域的新方法，這對該領域的研究有著非常重要的意義。此外，我們還對光子晶體反射光的相位做了理論研究。研究發現當只有0階反射光存在時，反射帶內相位的變化通常是π；利用TE和TM波的相位特性，我們設計了一種便於光集成的寬頻半波片和四分之一波片；當有高階反射光存在時，第-m階反射光的反射光相位關於kx=mπ/b對稱；通過改變表層材料的結構參數，可以調整和設計反射光的相位，這種相位設計有助於研究反射光的古斯-漢森巨位移和超光速等一些基本物理問題；此外，計算表明這種表面修飾還可以用於調控光子晶體的熱輻射。總之，該項目的研究不僅為光物質領域提供了可靠的製備方法，還為動態控制光子局域提供了新的平台。其研究成果具有重要的學術價值和潛在的套用前景。
