《粒子光散射行為的控制方式探討及潛在套用研究》是依託華東師範大學，由杜駿傑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：粒子光散射行為的控制方式探討及潛在套用研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：杜駿傑
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
深入探討影響微粒子光散射行為的因素，在實現一些新奇光學現象和獲得超薄亞波長光學結構方面具有獨特的理論價值。這主要是由於，微粒子是構成包括光子晶體和電磁特異材料在內的人工光學材料的基本單元，它的光散射性質對人工光學材料中的光學現象有基礎性調製作用。項目申請人的研究已發現，高折射率介質粒子光散射時相反符號的角動量通道可以近獨立地發揮作用，並據此設計出了比光子晶體和電磁特異材料更薄的亞波長光學結構。本項目擬在探討新的基於角動量通道的粒子光散射控制方式的同時，進一步展示其在人工光學材料構造上的潛力。具體的研究內容包括：（1）探討角動量通道間的各種相互作用對光散射的影響，獲得新穎的光散射行為；（2）探討超薄亞波長人工結構與粒子光散射角動量通道控制的關係，並構造新的亞波長結構；（3）探討幾種經典人工光學材料與粒子光散射角動量通道控制的關係，並拓展這些材料操控光的自由度。
結題摘要
光學器件微型化和光路集成是納米光子學發展的動力，人工光材料雖只有微納尺度，但對光波可以表現出超乎尋常的操控能力，因此成為納米光子學的重要研究方向。人工光材料從最初遠大于波長的光子晶體、超材料等微納粒子陣列，發展到表面電漿和超表面這樣的二維界面，其尺度也得以進一步縮小。金屬、石墨烯的表面電漿激元，以及近來備受關注的超表面只有單粒子甚至單原子層厚度。項目負責人已提出基於旋轉偶極子的單層介質柱陣列操控光機制，並分別實現了光的負透射和全形全反射，兩個工作先後發表在Physical Review Letters上。鑒於納米粒子光散射行為在操控光波中的基礎作用，本項目中，我們從深刻理解參與納米粒子光散射的主要角動量通道出發，開發納米結構操控光波的新機制。項目研究內容從各角動量通道的獨特機制、角動量通道間的相互作用、及角動量通道作用機制在幾種經典人工光學材料中的套用三個方面分別展開。在研究角動量通道獨特機制方面，我們實驗驗證了項目申請人之前的負透射工作，揭示並證明了高折射率柱子內±1角動量通道不對稱時，旋轉偶極子的形成以及其奇特的操控光波能力，文章發表在Nano Letters上。在探討角動量通道作用機制在幾種經典人工光學材料中的套用方面，我們提出角動量通道的1/4周期延遲回響效應，並據此實現了單個柱子的自隱身，以及可通過外加靜磁場調控隱身與非隱身狀態的光子晶體，文章以Letter形式發表在Physical Review Applied上。這些工作在機制上不同於超材料、超表面等主流操控光波方法，是全新的操控機制。這些工作完全基於介質材料，極大地降低了納米結構的光吸收損耗，且每個結構都可以以垂直於襯底的柱陣列形式來實現，是對光的共面操控，特別適合設計可用於光路集成的光學單元。
