《表面等離激元納結構非線性光學效應及其套用基礎研究》是依託中國科學技術大學，由王沛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：表面等離激元納結構非線性光學效應及其套用基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王沛
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目將SPP的特性、非線性光學材料以及納結構增強的光學非線性效應結合起來，同時引入矢量光場，研究金屬/介質複合納米結構之SPP增強的光學非線性效應、非線性全光調控過程以及可能產生的一些新物理現象，考慮模式間的非線性耦合過程、基於模式色散特性的相匹配特點，建立能夠精確處理表面等離激元結構(plasmonic structures)與非線性光學材料相結合的複合納結構之非線性光學特性的理論分析和數值計算方法，以分析表面等離激元結構特徵參數、SPP等對非線性光學過程及其全光調製的影響，非線性光學效應對光子操控的影響和規律等；同時發展有機聚合物非線性光學材料在納米尺度上的填充技術,製備非線性有機聚合物複合表面等離激元結構。通過基於SPP的新機理、新結構研究，在納米尺度上進行全光調控，發展新型納全光器件，促進Nonlinear Palsmonis及微納非線性光子學研究。
結題摘要
該項目詳細研究了金屬/介質複合微結構中不同模式（傳播的GPP模式與局域的MP模式、SPP腔模和局域模式、明暗模式、SPP與gap模式，等）間的耦合特性，模式間的耦合，使結構表現出更豐富的模式色散特性、更強非線性光學效應、光吸收及更好的（偏振耦合、Plasmonic Fano共振效應）光調控特點；建立了極子模型有效地描述了腔模和局域模之間的耦合過程，給出了腔模與納米單元模式（量子點）相互耦合作用過程，為發展腔電漿激元學提供了有效的基礎平台；建立了描述表面等離激元結構(plasmonic structures)非線性過程以及有源激射特性的數值計算方法，可有效地分析SPASER (Surface Plasmon Amplification by Stimulated Emission of Radiation) 特性；對於金屬-非線性光學材料複合結構，考慮非線性耦合過程，分析了其光學特性與其特徵結構參數的關係，給出了表面電漿共振微腔非線性理論的解析方程，分析了非線性金屬跑道微腔的雙穩特性；基於干涉、氧化鋁孔陣列（AAO）模板以及空間結構光場，製備了各種複合表面等離激元複合納結構，詳細研究了結構以及矢量光場調控的螢光、SERS以及激射特性。其中，巧妙地用聚苯乙烯（PS）螢光小球做為間隔層，控制蒸鍍時間、方向，可簡單有效地調控gap、以及耦合方向；用AAO +PS螢光小球為模板蒸鍍銀膜，再參考石墨烯剝離的辦法，剝離獲得了銀顆粒“天線”陣列複合的缺陷“腔”結構，可發展缺陷可控的表面等離激元納腔製備技術，該研究對耦合結構的製備、發展定向天線結構及其複合結構調控的感測、發光、激射等具有意義；發展了表面等離激元結構耦合增強的螢光成像技術。 該項目已發表學術論文9 篇SCI論文，其中9篇（Nanotechnology1篇， OL 1篇，OE 2篇，Plasmonics 3篇，PRE 1篇，OC 1篇）；國際會議文章3篇；申請發明專利1項，獲批發明專利1項，獲批實用新型專利1項。
