动态全光控表面等离激元的局域及调控特性基础研究

研究动态全光控表面等离激元的定点产生、定向传播及调控理论基础，通过控制入射光强分布和表面等离激元（SPs）激发条件，探讨在均匀金属膜的任意预定位置产生动态、定向传播SPs的工作机理，定量分析其传播、调制、相干特性。研究内容包括：(1)动态光控表面等离激元产生方法和物理机制，主要包括：动态SPs激发模式、入射光束整形、局域性分布、与周围条件的依赖关系等。(2)基于金属膜上PMMA介质结构，实现对"定点定向"SPs的调制。(3)利用全光控定点产生的多个SPs场相干特性结合表面场增强效应，研究全光控近场SPs、干涉相互作用机理，进一步探索新型近场全光控干涉仪的工作机制。本课题拟开展的SPs"动态"、"光控"、"定点"、"定向"特性，对于控制SPs产生、局域、传播、相干等基本光学功能起着关键作用，它不仅对纳米近场光学基础研究具有重要意义，而且对于纳米光子器件和新一代光信息处理具有潜在的应用价值。

本项目研究动态全光调控表面等离激元的产生、定向传播的理论基础。通过调制结构光束特性以及表面等离激元激发条件，探讨产生动态、定向传播表面等离激元的工作机理，定量分析其传播、聚焦以及相干特性，并开展新型动态全光近场光学器件的研究。研究内容包括：(1)研究新型结构光束激发动态表面等离激元。开展基于计算全息、二维衍射光栅的动态结构光束整形新方法研究，丰富产生动态表面等离激元的手段。实现螺旋位相片结合达曼光栅产生高效率结构光的研究，利用连续型的三次位相片高效率产生艾利光束的研究以及扇形划分的矢量光束的产生的研究等工作。（2）开展结构光束动态激发表面等离激元以及基于金膜PMMA结构的表面等离激元的研究，实现表面等离激元的局域以及定向激发,为开展探索新型表面等离子体在超分辨成像，高灵敏传感等近场光学器件应用研究奠定基础。实现了掺杂荧光PMMA纳米结构局域表面等离激元的研究，以及涡旋光束动态调控表面等离子体激元的研究等工作。（3）基于结构光束激发表面等离激元的研究，开展新型动态全光控近场光学器件与仪器的研究。实现了新型动态表面等离激元调控技术对于拉曼检测, 表面等离激元超分辨率成像以及高灵敏度表面等离激元共振传感的应用研究。本课题开展的表面等离激元“动态”、“全光控”、 “定向”的特性研究，对于控制表面等离激元产生、传播、局域、相干等起着关键作用。它不仅对纳米近场光学基础研究具有重要意义，而且对于开发纳米光子器件具有重要应用价值。在本项目研究过程中一共发表29篇论文，培养博士研究生4名，硕士研究生4名,博士后1名。