軸對稱矢量光束基礎研究及其新型套用

《軸對稱矢量光束基礎研究及其新型套用》是依託南開大學，由袁小聰擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：軸對稱矢量光束基礎研究及其新型套用
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：袁小聰
• 依託單位：南開大學

中文摘要

研究高純度、高轉換效率軸對稱矢量光束(CVB)產生的新方法和新特性，探索基於聚焦CVB的表面等離激元(SPP)和局域表面電漿(LSP)的場增強效應及飛秒非線性極化效應操縱金屬微納顆粒的新機制，構建以CVB聚焦縱向分量增強、LSP增強因子與非線性極化增強機制為核心的新型針尖增強拉曼光譜測量套用平台。 研究內容包括：(1)高純度、高轉換效率CVB產生新方法及其高數值孔徑聚焦特性；(2)基於聚焦CVB的SPP虛擬探針激發新機制；(3)金屬針尖LSP共振縱向電場定向增強機理；(4) CVB飛秒雷射脈衝非線性極化作用下的金屬顆粒微操縱及電場增強效應；(5)基於SPP光學虛擬探針、LSP電場增強和飛秒雷射脈衝非線性極化效應的新型針尖增強拉曼光譜系統。本課題擬在CVB高純度、高效率產生，探索光場定向增強機制與微操縱能力，構建新型增強拉曼系統方面取得突破。

結題摘要

研究矢量光束（CVB）的產生、表征及其在光學微操縱中的套用，實現了高純度高效率CVB光束的產生與調控，研究了CVB光束在通信中的套用，構建了基於CVB的光學微作業系統。經過五年的研究工作，項目已經順利完成並達到了預定目標，具體完成情況及取得成果包括：（1）實現了高純度和高轉化效率的CVB產生並獲得95%以上的轉化效率，研究了波片對飛秒脈衝頻譜展寬的影響，同時對CVB的傳輸檢測和調控進行了研究，相關研究成果發表在一系列國際高影響力期刊上，包括《Science》,《Nature Communications》，《Light: Science & Applications》等； （2）基於CVB產生的表面等離激元光鑷與金屬顆粒之間的作用，開展了新型光鑷技術研究，利用光場的縱向分量，實現了對金屬納米顆粒的捕獲，相關研究成果發表在《Nature Communications》，《Nano letters》，《Nanoscale》等高影響力期刊上；（3）基於飛秒CVB雷射脈衝與金屬納米顆粒之間的非線性作用導致的非線性力，深入研究了非線性力作用的物理機制，實現了基於脈衝聚焦光場縱向分量的光鑷效果，為進一步探索奠定了基礎；（4）建立了基於CVB光學虛擬探針的成像與感測系統，實現了高解析度的折射率成像，同時我們結合AFM系統平台對金屬針尖的TERS進行了研究，實現了無標籤和高靈敏度的樣品分子特徵檢測；（5）建立了CVB近場表征系統，實現了CVB緊聚焦光場的偏振可選擇性成像；本項目的研究成果對於發展具有我國自主智慧財產權的高端光學儀器、推動生物醫學、納米技術等領域的研究發展具有重要意義