《雷射與微納米粒子相互作用的物理機制及器件套用》是依託華南師範大學，由蘭勝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：雷射與微納米粒子相互作用的物理機制及器件套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：蘭勝
- 依託單位：華南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
雷射與物質的相互作用在進入納米科技時代後被賦予了嶄新的內涵，成為人們關注的焦點和研究的熱點。本項目計畫圍繞雷射與微納米粒子的相互作用開展以下幾個方面的研究工作：（1）光物質的物理性質，（2）光操縱磁性納米顆粒的物理機制，（3）微納米粒子的有序(無序)結構對雷射的調製，以及（4）基於微納米粒子光操縱的光學功能器件等。通過本項目的研究爭取實現以下目標：（1）弄清光物質的獨特物理性質，實驗觀察光物質中光子帶隙的動態形成過程；（2）弄清磁性納米顆粒在雷射作用下成團的物理原因，實驗觀察無序散射系統中光局域化的動態過程以及光子能隙的演變過程（即時間分辨的Anderson局域化過程）；（3）探索基於微納米粒子光操縱的光學功能器件以及微納米粒子在新型光學功能材料和器件中的套用。本項目的研究內容不僅具有深刻的物理內涵，而且具有潛在的套用前景，說明開展本項目研究具有重要的科學價值和實際意義。
結題摘要
該項目主要研究雷射與微納米粒子的相互作用及其器件套用，揭示內在的物理機制並且探索可能的器件套用。取得的主要研究成果概括為以下幾個方面：（1）通過採用一束532納米的雷射操縱毛細管中的磁性納米顆粒，實現了對比度高達～40 dB、開關時間為微秒量級的1.55微米的光開關，觀察到之前理論預言的無序系統的光子能隙。此外，我們首次演示了同時利用外加光場和磁場來操控“磁空穴”並且系統研究了“磁空穴”的動態回響。我們提出了一種新穎的方法將玻璃或聚合物微球組裝成三維晶體，主要利用磁性納米顆粒產生的巨大非平衡耗盡力。我們還研究了金納米棒和納米糰簇的光操縱。（2）我們系統研究了太赫茲波段一維光子晶體中缺陷模式的調控以及太赫茲波透過包含金屬缺陷的一維光子晶體的行為，發現缺陷模式的調控不僅依賴於插入矽片的位置，也依賴於它的電阻率。此外，對於金屬缺陷，太赫茲波在傳播方向上的限制將促進激發的表面等離子激元在橫向上的局域。（3）我們研究了飛秒雷射燒蝕ZnO納米棒的行為以及燒蝕前後雙光子引入的隨機雷射，發現飛秒雷射燒蝕導致閾值很低的雙光子隨機雷射，同時證實ZnO納米棒在燒蝕後雙光子螢光的顯著增強可以用於光信息存儲。（4）我們研究了三維光子晶體表面自發發射的調控，發現在光子帶隙或帶邊螢光壽命的顯著改變。我們也研究了具有內部損耗的側耦合等離子共振器，發現內部損耗通過拓展閉合迴路的寬度使得更大範圍的開關成為可能。（5）我們採用飛秒雷射脈衝在金屬和半導體表面製備了規則的微納米結構，這些結構包括鎳/鋼表面的高空間頻率周期性結構和矽表面的一維和二維納米孔陣列。其中內在的物理機制是由燒蝕初期形成的低空間頻率周期性結構（即波紋或溝槽）導致的電場重新分布。
