《等離激元特異材料對自發輻射的相干控制等問題的研究》是依託同濟大學，由李宏強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：等離激元特異材料對自發輻射的相干控制等問題的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李宏強
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本申請擬圍繞對自發輻射的相干控制、腔鏈耦合導致的局域場放大等兩個方面開展有關表面等離激元特異材料的研製工作。擬開展的研究工作包括：1、開展微波頻段有結構金屬表面的表面波能帶結構研究，探索形成表面諧振擴展態的機制，以便指導功能結構單元和材料的設計。2、研究類表面等離激元共振導致的超透射等效應，掌握電諧振或者磁諧振對於金屬微結構表面近場空間分布的影響，從而掌握類表面等離激元調控電磁場的機制。3、在上述工作基礎上設計和研製可實現自發輻射空間相干的表面等離激元特異材料，對這類材料進行實驗表征，尋求對弱光信號進行高信噪比探測光電探測的技術途徑。4、在微波波段對於弱光非線性效應和光孤子現象進行原理性實驗驗證，以開展弱光非線性效應、時間反演等前沿問題的探索研究。
結題摘要
平面特異材料（超材料）製備工藝成熟，易於集成，在可見、紅外到太赫茲的全光學頻段探索實現基於這類材料的 新功能光學器件意義重大，利用平面特異材料的表面態模式實現自發輻射調、局域場放大等功能是研製這類有源和無源新功能光學器件時必需解決的基本物理問題。本研究項目圍繞這一體系，深入研究類表面等離激元誘導的定向輻射機制等新效應和新現象，給出有效放大微弱信號的技術途徑；嘗試在微波波段進行原理性實驗、研究和展示表面等離激元特異材料的非線性效應。預期完成自發輻射可控的等離激元材料設計、製備和實驗驗證，通過理論和實驗給出等離激元非線性調控的技術途徑，並在微波波段進行超透、表面波能帶和完全帶隙的表征、以及非線性效應的研究工作，開展原理性實驗。預期在國際核心學術期刊上發表學術論文8-12篇，申請發明專利不少於兩項。項目研究工作進展順利，按照預期已經在紅外頻段成功研製了具有高品質因子表面態的等離激元光學材料，可以實現寬頻帶內自發輻射的空間相干性調控和100倍以上的局域場放大效應，此外還成功利用非對稱環境下的人工電磁原子二聚體模型實現了特異材料亞波長單向二極體效應，整個功能元的尺度不大於工作波長的三分之一，分別發表在New J. Phys.， Appl. Phys. Lett.，Plasmonics等刊物上，結合三能級系統、利用動態速率方程成功給出了低閾值等離雷射的設計，圓滿完成了課題預定的研究內容，為平面特異材料在等離激元光學中的套用。此外，還開展了手征特異材料的研究工作，採用金屬彈簧螺旋結構展示了手征負折射、寬頻帶波片等新功能和新現象，在Phys. Rev. Lett.上發表兩篇論文，並推廣到平面結構，獲得了非對稱傳輸、完美極化轉換等新功能，在Appl. Phys. Lett.等刊物上發表多篇文章。三年來共發表SCI學術論文16篇，合作撰寫專著章節兩章，均標註了本申請課題。在國際學術會議上做特邀報告三次，國內學術會議上做特邀報告三次，申請發明專利8項。
