等離激元晶體線性與非線性光學效應的研究

《等離激元晶體線性與非線性光學效應的研究》是依託南京大學，由陳卓擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：等離激元晶體線性與非線性光學效應的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳卓
• 依託單位：南京大學

項目摘要

微結構金屬材料及有關新光學效應的探索和研究已經成為微納光子學中最富有活力的新領域之一，進一步深化其基礎和潛在套用的研究具有重要意義。我們結合自身的基礎和研究特色，在本項目中發展對等離激元晶體構成單元的形貌、結構等進行調控的有效方法，從理論和實驗兩方面結合系統地研究等離激元晶體與光波互作用的線性及非線性光學效應。揭示局域SP之間及其與擴展SP之間的互作用規律；明確等離激元晶體中二次諧波的產生特性與其構造單元形貌結構之間的內在聯繫；研究等離激元微腔的結構參數對腔模特性的調控規律，闡明等離激元晶體中受激輻射的特性與機制，為實現納米雷射器陣列奠定基礎；研究局域模與衍射波耦合產生新集體效應的物理機制；研究等離激元晶體在感測器及SERS領域的潛在套用。力爭取得高水平、有創新性的研究成果，為後續套用研究提供可靠的科學和技術支撐。

結題摘要

金屬微納結構材料的線性和非線性光學新效應的研究是當今的熱點課題之一，受到國內外的極大關注。當等離激元共振激發時，金屬微納結構附近的局域電場會得到極大增強，從而顯著提高許多光學過程的效率。我們在本項目中主要研究等離激元晶體的製備以及線性和非線性光學特性，取得的主要研究成果及其科學意義包括：（1）發展了多種等離激元晶體，如雙三角蝴蝶結天線陣列、光學全吸收結構等的製備以及共振調控技術，尤其是成功獲得了由包裹有近完美金屬殼層的介質核所構成的等離激元微腔，從而解決了以往在實現高品質等離激元微腔方面所遇到的挑戰，為今後的套用奠定了實驗基礎。（2）理論上提出了增益介質與高品質等離激元微腔結合，為低閾值等離激元雷射器的實現提供了一個新的途徑。實驗上，在等離激元微腔內部引入螢光物質，揭示了腔模對螢光發射的整形效應，在光路由、螢光感測等方面有重要的套用。（3）實現了由結構簡單、可調諧性高、成本低廉以及大面積的金屬微納結構構成的多種表面拉曼散射增強襯底，平均增強效果比金屬納米顆粒所能獲得的最大拉曼信號增強因子高22倍，從而在表面拉曼散射增強技術方面有著很好的套用前景。