《金屬納米結構/激子材料強耦合體系的飛秒控制研究》是依託北京大學，由褚賽賽擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：金屬納米結構/激子材料強耦合體系的飛秒控制研究
- 依託單位：北京大學
- 項目負責人：褚賽賽
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
金屬納米結構的表面等離激元在納米尺度的光學操縱、傳導等方面有著重要的套用價值。但表面等離激元本身弱的非線性效應阻礙了這個套用的發展。最新研究表明，表面等離激元和非線性介質之間可以實現強耦合。這個強耦合集成了兩個優點：表面等離激元的亞波長局域性和增強的非線性光學特性。在這個強耦合區域，金屬結構和激子之間的能量交換是飛秒量級的，飛秒超快光譜是研究這個物理過程的得力工具。本項目擬通過雷射脈衝整形的方式對劈裂的二能級系統的粒子數布居進行調控，即控制能量在金屬納米結構和激子材料中的分布。另一方面，已有的研究大都集中在納米結構和J聚集體等窄帶吸收材料的強耦合。而寬頻吸收材料具有獨特的耦合條件，本項目還將開展金屬納米結構和寬頻吸收材料（如聚合物等有機光伏材料）的強耦合效應的超快物理研究。
結題摘要
納米器件在集成光學晶片、調控光與物質的相互作用等方面有著重要的套用前景。金屬納米器件可以通過表面等離基元的激發，提供亞波長尺寸的光場局域，極大的增強光與材料的相互作用。本報告基於納米結構的設計，實現了表面等離基元的有效激發和方向性控制。通過楔形金膜的設計，可以實現表面等離基元理論上激發效率達到60%，實驗上實現了25%。基於天線模式的對稱性與反對稱性，通過金屬L型天線陣列的設計，實現了偏振控制的表面等離基元的寬頻高效激發。 在單向性方面，通過偏振的控制，可以實現在80納米的範圍內消光比大於7dB，最高消光比大於12.3dB。本項目利用自行開發的納米加工技術成功製備了變周期的光柵結構，並成功的實現了分散式反饋雷射輸出。輸出的雷射信號可調諧範圍大於30納米。為了進一步的利用光場控制納米結構的激發，本項目建立了飛秒超短脈衝整形系統和脈衝表征系統，並成功的控制了雷射染料的螢光信號。此外，本項目的支持下，研究了太陽能電池材料聚噻吩衍生物的超快光譜性質。並通過理論分析，揭示了其中的電荷轉移的物理過程。
