《特異材料非線性法諾共振的實驗研究》是依託同濟大學，由孫勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：特異材料非線性法諾共振的實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孫勇
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目圍繞特異材料和各種人工電磁微結構，研究電磁波和光脈衝在其中傳播時發生的線性或非線性法諾共振行為。項目主要圍繞以下幾個方面展開：一方面，我們從法諾共振的基本物理出發，設計具有法諾共振回響的特異材料，並研究幾何，損耗等參量對法諾譜線的調節；第二方面，在設計中引入非線性材料和元件，探索非線性法諾共振的特性、它和一般非線性共振的區別，以及不同法諾譜線對非線性特性的影響；最後，我們以前期工作為基礎，通過微波實驗來研究電磁波脈衝線上性和非線性法諾共振回響結構中的輸運行為，探索法諾共振的時域特性，如回響快慢等。對特異材料中非線性法諾共振的實驗研究，不但能夠深入了解法諾共振的物理意義，加深人們對基本物理的理解，而且對特異材料的套用和有關非線性器件的研製具有指導意義。
結題摘要
1961年，U. Fano指出原子系統具有分立量子態；分立態和連續態之間的相互作用，就會導致不對稱的法諾共振譜。而電磁感應透明現象，是由控制雷射誘導的一種特殊的法諾共振現象。法諾共振和電磁感應透明現象，本質上都源於波函式的干涉，而類似的波函式干涉現象在經典電磁波系統同樣存在。近年來，在光子晶體、特異材料和表面等離激元等人工電磁微結構材料中，法諾共振和經典電磁感應透明的研究十分活躍。法諾共振和經典電磁感應透明具有慢光和強烈的非線性增強效應，這在集成光路中具有十分廣闊的套用前景。此外，二者對電磁環境異常敏感，相關研究也引發了生物和醫藥感測器領域的強烈關注。此前，研究最多的，是線性的法諾共振和線性的經典電磁感應透明；對於非線性法諾共振和非線性電磁感應透明，僅有少量的理論研究結果。 本項目圍繞特異材料等各種人工電磁微結構，通過理論和實驗，研究了電磁波在其中傳播時發生的線性或非線性法諾共振和經典電磁感應透明現象。研究主要分為三個部分：結構和損耗參數對法諾共振的影響，非線性法諾共振與非線性一般共振的區別，電磁波脈衝在非線性法諾共振結構中的輸運。項目取得了以下重要結果：(1)系統地研究了特異材料人造原子對電磁波的調控機制，包括研究非線性人造二能級原子邊耦合系統的雙穩態傳輸特性，實現了深亞波長尺度的電磁波開關；研究人造三能級原子非線性電磁感應透明現象，實現了深亞波長尺度的電磁二極體；研究駐波場中特異材料人造原子對電磁波的調控，提出並實驗驗證了駐波場中人造原子共振誘導的單向電磁感應透明現象。(2)研究了基於損耗的電磁感應透明三能級原子相干性質的調控機理,並完成了特異材料人造原子平台的實驗驗證；(3)研究了特異材料人造原子的電磁波散射和共振耦合機制，實現了無源特異材料系統中的宇稱-時間對稱和相變，並在實驗上實現了相干完美吸收。(4)研究了一維特異材料的狄拉克方程描述，利用一維特異材料平台，實現了能帶翻轉、domain wall和end states等多種拓撲激發態，並在實驗上進行了驗證。(5)研究了光子石墨烯中谷依賴的電磁輸運特性。我們認為，特異材料等人工電磁微結構的可調性、亞波長結構尺度、高局域場，為研究量子光學新奇效應提供了方便的電磁波模擬平台。特異材料中的法諾共振和經典電磁感應透明現象，具有慢光、環境超敏感特性，為設計小型化、低閾值的高性能功能器件提供了嶄新的物理機制。
