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纳米等离子体光电器件及系统的研究

发布日期: 04-06-2011

纳米等离子体光电子(Nano-Plasmonics)是近几年发展起来的一门新型科学与技术。它是表面等离子激元 (Surface Plasmon Polaritons, SPPs)在金属与介质界面上的一种电子和光子混合激发态,可以像波一样传播。SPPs 的场幅度在界面上有最大值,并在金属和介质内呈指数衰减。因此,SPPs 是一种表面波,它的电磁场被约束在金属与介质界面的附近范围内。与常规的导波行为(靠全反射实现约束)相比,SPPs 的场约束依赖于金属表层电子与波的强烈耦合作用,使得SPPs 可以突破衍射极限,有能力把电磁场约束在远小于波长的范围内,即实现所谓的亚波长约束。这种强有力的场约束,一方面使界面局部处的场产生增强效应,同时又使SPPs 对传播表面的变化有高度的敏感性,这种敏感性也是亚波长级的。因此,改变金属表面的(亚波长)结构,SPPs 的性质也随之变化,由此可以设计亚波长尺寸的光子功能元器件。由于SPPs 的二维空间(即表面)的传播特性,这类光子器件容易实现集成,具有高灵敏度,可以实现纳米尺度的器件。纳米等离子体光子技术具有具有非常重要的学术意义和广泛的工业应用前景,如高灵敏的生物传感器,纳米波导,纳米芯片中互连线,纳米光刻系统,以及高效太阳能,等等。本课题组主要集中在纳米天线,纳米波导,纳米互连线,生物传感器,纳米等离子体光电子电路等方面的研究。 

上左图:表面等离激元学与光子学、电子学的比较, 上右图:光在脊形SPPs波导中传输,下图:动态可调的复合态SPPs波导