项目名称: 多重机制协同作用下金属微纳结构非线性辐射的增强与调控

项目编号: No.61475186

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 李家方

作者单位: 中国科学院物理研究所

项目金额: 82万元

中文摘要: 本项目结合非线性表面等离激元光学的发展和应用前沿,提出协同利用激发光的局域场增强、非线性信号光的局域场增强、以及激发光与信号光的模式匹配等多重物理机制,对多维金属微纳结构的非线性辐射进行增强和调控。采用多种泵浦方式,探索和明确二维金纳米棒结构中高效率二次谐波、三次谐波、双光子荧光产生的条件和调控机制。设计和制备具有多个共振模式的金属纳米孔阵列,研究纳米孔结构二次谐波的双共振增强,并采用聚苯乙烯克尔非线性材料对其进行调控。设计和制备表面修饰的空心金字塔及圆锥形三维金属微纳结构,结合矢量光束激发等手段,控制激发光的偏振和波前特性,研究结构对表面等离激元波的三维聚焦效应以及产生的非线性辐射增强效应。进一步研究将三维金属微纳结构制备到光纤端面,探索其与光纤的集成和应用。研究结果可望为金属微纳结构中非线性辐射的增强和调控提供新颖的机制,为非线性微纳光子器件和技术提供实用的物理结构和技术途径。

中文关键词: 金属微纳结构;表面等离激元;非线性辐射

英文摘要: Based on the cutting-edge progresses and applications of nonlinear plasmonics, this project will propose the enhancement and control of nonlinear emission from metallic micro-/nano-structures (MMNS) with the consideration of cooperative multiple mechanisms, such as the filed enhancement of the excitation wave, the field enhancement of nonlinear emission wave, and the mode matching between the two waves. Firstly, the conditions and mechanisms for high-efficiency second-harmonic generation (SHG), third-harmonic generation, and two-photon photoluminescence (TPPL) from gold nanorods and their hybrid nanostructures will be explored and clarified, with the help of versatile excitation schemes. Secondly, by carefully designing and fabricating two-dimensional metallic nano-hole arrays with multiple resonant wavelengths, the double-resonance enhancement of SHG will be studied. Polystyrene Kerr nonlinear polymer is further planned to be integrated with the metallic nano-hole arrays for the control of SHG. Thirdly, three-dimensional (3D) MMNS, such as hollow pyramid structures and conical structures and their modifications with micro-structures, will be designed and fabricated. With the utilization of vector beams and by engineering the polarization and wavefront of the excitation beams, 3D plasmonic focusing and the induced nonlinear emission from 3D MMNS will be studied. The well-designed 3D MMNS will be further fabricated on the top of a fiber tip, which will be explored for potential applications. The studies in this project could provide novel mechanisms for the enhancement and control of nonlinear emission from metallic micro-/nano-structures, as well as practical structures and methodologies for the applications of nonlinear micro-/nano-devices and technologies.

英文关键词: metallic micro-/nano-structures;surface plasmons;nonlinear emission

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