微纳结构辅助的布洛赫表面波调控及其应用研究

基本信息
批准号:61905269
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:王茹雪
学科分类:
依托单位:中国科学院上海微系统与信息技术研究所
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
可重构布洛赫表面波相变材料布洛赫表面波微纳光场
结项摘要

Bloch surface wave, featured with significant local field enhancement, sub-wavelength propagation and high sensitivity to the surrounding environment, is one kind of electromagnetic modes existing on the surface of dielectric multilayer and widely used in on-chip optical circuits, super-resolution imaging as well as optical nano manipulation. We propose this project to study the interaction between Bloch surface wave and micro-nano structures, and carry out the research on the manipulation of light in the near-field. The research contents include: (1) Analyze the physical mechanism of Bloch surface wave, such as the dispersion relation, propagation loss and polarization state to design the dielectric multilayers for complex environment system. (2) Construct the surface micro-nano structure on the surface of the dielectric multilayers to realize the unidirectional transmission of Bloch surface wave, Airy Bloch surface wave with the properties of self-bending and self-acceleration, and the straight diffraction-free Bloch surface wave. And we will composite the phase-change material whose refractive index varies with the externalities with above three surface wave fields, realizing the reconfigurable BSW. (3) Realize several applications such as dichroic mirrors devices, capture and align particles.

布洛赫表面波(Bloch surface wave, BSW)是存在于多层介质膜表面的一种电磁波,具有光场局域性、亚波长传播及对周围环境高度灵敏等优势,被广泛应用于二维光子集成、超分辨成像及光力操控等领域。本项目拟针对BSW与微纳结构的相互作用,开展其在近场尺度下的光场调控及相关应用研究。具体包括:(1)BSW的色散关系、传输损耗及偏振特性等本征物理性质研究,并基于此设计多种应用场景的多层介质膜基底。(2)研究多层介质膜表面微纳结构与BSW相互作用机理,构造表面微纳结构以实现BSW单向传输,实现具有自弯曲、自加速性质的Airy BSW,直线传输的无衍射BSW;将多层介质膜与相变材料复合,利用相变材料本身折射率对外界环境的响应特性,实现基于上述BSW的动态调控。(3)发展上述三种BSW在二维光子集成领域及光学微纳操控等领域的应用,构筑超紧凑光子互联器件二向色镜,实现纳米颗粒的捕捉及定向排列。

项目摘要

布洛赫表面波(Bloch surface wave)是一种位于多层介质膜与周围环境界面处的表面波,和表面等离激元相比,具有双偏振,随着顶层厚度变化色散可调,低损耗等优势。在多层介质膜表面构筑微纳结构可调控BSW的光场,在二维光子集成,表面成像和传感等领域具有丰富的应用前景。本项目中利用多种微纳结构实现布洛赫表面光场的调控和应用研究。(1)单纳米颗粒实现BSW的激发,并将BSW应用于光谱测量工作;(2)不对称双狭缝结构实现BSW的单向传输,通过改变光场物理特性,可实现BSW的动态调控,并应用于位移测量,光谱/极化调控;(3)突破周期性阵列结构对BSW光场的任意操控,实现了直线传播的无衍射表面光场,自弯曲、自加速的各种BSW光场。此外受项目资助,共发表9篇文章,申请发明/实用新型专利5项,申请上了国家自然科学基金面上项目,中国科学院青年促进会会员,上海市扬帆计划等项目,此外还以项目负责人/项目骨干身份承担了多项KJW探索课题。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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