納米材料的非線性光學效應研究

《納米材料的非線性光學效應研究》是依託南京大學，由朱永元擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：納米材料的非線性光學效應研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：朱永元
• 依託單位：南京大學

項目摘要

對納米材料光學性質的研究有助於納米光學器件的實現，具有非線性光學效應的納米材料無疑將是納米尺度下非線性光學器件的載體。我們擬以ZnO、CdS、Au、Ag納米材料為對象深入、系統地研究其二次諧波產生、拉曼散射等非線性光學效應。將納米材料的優異性能引進非線性光學領域，如低的光學損耗、單個納米材料的光學腔結構等。進一步引入極化激元，如表面等離激元，結合納米材料，致力於集成光路中小型化非線性光子器件的研製。考慮人工周期微納結構帶來的光學近場增強等效應，結合人工特異材料、太陽能電池等套用領域開展納米材料的非線性光學效應的研究。理論結合實驗，理論上藉助於有限元和有限差分方法深入研究這一系統。實驗上採用化學合成與氣相沉積法製備納米材料，利用EBL、FIB、SEM、AFM等微/納加工手段製備與表征納米結構，採用非線性光學顯微鏡、近場光學顯微鏡、倒空間光譜測量系統以及時間分辨測量系統進行光學性能測量。

結題摘要

以提升非線性光學效應的效率為目標，重點研究了光頻轉換以及拉曼散射等非線性效應。合成製備ZnO、LiNbO3等微/納米線，觀測回音壁等腔諧振模式的增強性能。通過嚴格位相匹配以及準位相匹配的結構設計，提高光學超晶格結構材料的頻率轉換效率，並演示了非線性全息成像、克服衍射極限成像、光束整形、時間反演對稱等套用。引入表面等離激元，通過結構設計、嶄新物理機制、微納製備工藝、低損耗全介質材料等進一步增強非線性效應。理論上，通過數值計算編程以及模擬計算，分析、推導光學超晶格中的非線性頻率轉換過程，周期結構的光子能帶結構，光學結構的模式傳播特性，提取新穎物理效應，並指導實驗工作。實驗上，採用從上至下法與從下至上法製備一維、二維及三維人工微納結構材料，開展二次諧波產生、表面增強拉曼散射等光學測量。