《聚焦矢量光束調控金納米顆粒二次諧波回響的研究》是依託南開大學，由王湘暉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：聚焦矢量光束調控金納米顆粒二次諧波回響的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王湘暉
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
金納米顆粒具有良好生物相容性以及與表面電漿共振有關的強散射等特性，作為生物顯微成像的光學探針有廣泛的套用前景。近期，基於納米顆粒二次諧波回響的光學顯微術成為生物顯微成像領域的一個前沿研究熱點，而二次諧波信號強度是目前發展金納米顆粒二次諧波輻射成像探針的一個瓶頸問題。本項目提出基於聚焦矢量光束的可調控性增強金納米顆粒二次諧波回響的新途徑。發展複雜聚焦光場激發下具有特殊形狀及功能的金納米顆粒二次諧波產生的理論，研究不同結構參數金納米顆粒的二次諧波回響隨聚焦矢量光束強度、偏振、位相分布及焦區場分量的變化規律，結合原理性實驗研究，發展基於聚焦矢量光束的多參量動態調控方法和技術，最佳化金納米顆粒的局域表面電漿共振，增強金納米顆粒的二次諧波回響。本項目的研究成果為發展基於金納米顆粒二次諧波回響的新型生物成像探針，提升相關光學顯微技術的成像能力提供理論依據和技術支撐。
結題摘要
為利用聚焦光場實現對金屬納米顆粒二次諧波回響的調控，本項目系統地研究了金屬納米顆粒分別在不同聚焦光場激發下的二次諧波產生、感測特性以及中心對稱材料的二次諧波產生。取得的重要研究結果有：1. 利用Matlab軟體構建了一套數值計算平台用以研究金屬納米顆粒在聚焦光場激發下的二次諧波回響。2. 與平面波相比，金納米球在聚焦線偏振光激發下，其離軸背向二次諧波輻射得到了增強，這是由聚焦線偏振光的矢量特性以及Gouy相移共同作用所引起的。3. 研究了金納米球、金納米立方、金納米棒以及金納米杯在聚焦線偏振和徑向偏振光激發下的二次諧波產生，發現在聚焦線偏振光和聚焦徑向偏振光激發下，上述四種金納米顆粒的二次諧波遠場輻射分別以前向模式和背向模式為主。以金納米球為例，提出了相應的等效電偶極子模型，對兩種聚焦光場激發下二次諧波回響特性的差異進行了解釋。4. 研究了聚焦三維偏振光對金納米球二次諧波產生的調控作用。研究結果表明，金納米球倍頻電偶極矩的取向與激發光偏振方向無關，而倍頻電四極矩的取向會隨著激發光偏振方向的改變而發生變化，通過改變聚焦光場在焦點附近的偏振方向，能夠實現對金納米球二次諧波遠場輻射方向的三維全光調控。5. 研究了聚焦光場激發下單個金屬納米粒子的局域表面電漿共振及感測特性。研究結果表明，與聚焦線偏振光相比，聚焦徑向偏振光能夠有效提高銀納米粒子光譜中電四極共振峰的相對強度。儘管電四極共振模式的感測靈敏度低於電偶極共振模式，但是更窄的共振線寬導致其感測品質因子遠高於電偶極模式。6. 通過改變聚焦物鏡的蓋玻片像差校正厚度並調節聚焦光場在樣品內的激發區域研究了玻璃材料的二次諧波表面回響和體回響。結果表明，在像差校正最優時體二次諧波信號強度達到最強，與聚焦線偏振光相比，聚焦徑向偏振光的焦點區域具有更強的縱向電場分量，更有利於表面回響的激發，因此在蓋玻片前後表面均出現明顯的表面回響。
