基于弱光非线性光学效应的SPPs的激发和操控

为了实现纳米尺度的光子学器件并提高光子学回路的集成度，基于非线性光学效应的SPPs的激发和操控近年来引起了人们的极大兴趣。利用弱光非线性效应实现SPPs的激发和操控不仅可以在很低的入射光强下使得SPPs元件工作，且使用起来比较方便。本申请项目拟构建金属/非线性液晶纳米结构，利用基于弱光非线性效应的光折变光栅的强烈耦合和衍射特性实现界面处SPPs的激发和操控。从理论和实验两个方面着手研究通过光折变光栅在液晶/金属薄膜界面处激发SPPs的条件及SPPs的激发效率与外加实验条件的依赖关系，并探索利用金属/液晶界面处的SPPs和与之相干的空间光在液晶界面附近建立光折变光栅，以期实现SPPs和空间光的相互耦合及SPPs的相干放大。该基于弱光非线性的SPPs的激发和操控对新型弱光SPPs元器件的研发和纳米尺度光与物质相互作用的研究具有重要的参考价值。

基于弱光非线性光学效应的SPPs的激发、操控及SPP模式的耦合研究是近年来纳米光子学领域的研究热点。本项目基于含有光电功能取向层的向列液晶系统研究了高分辨率取向折射率光栅的记录及光折变性能，进而基于该表面非局域光栅实现了二波耦合过程中记录光向SPPs的耦合，给出了SPP场的分布和耦合效率随记录光入射角的变化，并分析研究了折射率光栅相对干涉图样的相移对激发SPPs的影响。利用弱的光、电场作用下引起的向列液晶指向矢空间取向分布的改变进而调控金属-液晶界面处SPPs的传播和模式，实现了显著的SPPs共振极小的电控移动和光控移动。还研究了复杂金属纳米结构中等离激元模式的耦合作用及其对结构参数的依赖特性，在纳米尺度实现了对电磁辐射的控制，并通过调节结构参数实现了对复合结构等离激元共振特性的调制。另外，以染料掺杂向列液晶作为随机增益介质，实现了液晶随机激光辐射，并对随机辐射的光谱、阈值依赖特性、偏振特性等进行了系统研究，进而利用光致液晶指向矢或序参数的变化实现了光控的液晶随机激光辐射。这些工作对新型弱光表面等离激元器件和微型液晶器件的研发及应用、微纳尺度光与物质相互作用的研究具有一定的参考价值。