量子点掺杂聚合物纳米线的光学特性及实现有源纳米光波导的物理原理

Miniaturizing micro/nano-photonic devices and integration often involves increasing the level of complexity in their fabrication. An extremely important key issue existed in the micro/nano-photonic devices and integration is how to fabricate low dimensional nanometer-scale optical waveguides using an inexpensive method. Especially, develop a new method with low level of complexity for fabricating of one-dimensional active optical waveguides, which is able to emit different light of wavelength, is a challenging issue. Therefore, in this proposal, optical properties of quantum-dot-doped polymer nanowires and related physical principles of realizing active optical waveguides will be thoroughly investigated in theory and demonstrated experimentally. Quantum-dot-doped polymer based active waveguides, which can be used for micro/nano-photonic devices and integration, will be fabricated. The results of the research proposal would be useful for future high density nanophotonic integrations.

随着微纳光子器件及集成向微型化方向发展，其制作复杂程度在增加。因而，如何制作用于微纳光子集成器件的低维纳米光波导（比如一维纳米线波导）就成为当今微纳光子器件及集成领域的一个重要关键问题，特别是在不增加制作复杂程度的前提下，研制能发光且发光波长可调的一维有源纳米光波导更是一项具有挑战性的研究课题。为此，本项目拟通过研究半导体量子点在聚合物中的均匀掺杂、聚合物纳米线的制作、光学特性以及尺寸效应，探索研究实现量子点掺杂聚合物有源纳米光波导的物理原理和条件，研制可用于微纳光子器件及集成的有源纳米光波导，为高密度纳米光子集成器件的发展提供新的途径和理论依据。

在国家基金项目（No. 11274395）的资助下，针对项目原定内容和目标开展了系统研究，解决了量子点在聚合物中的均匀掺杂问题，将量子点完好且按一定浓度均匀地掺杂在聚合物中并制作出聚合物纳米线，研究了不同直径的聚合物纳米线对泵浦光的约束、吸收、散射等关系，制作出相应的有源纳米光波导，借助金颗粒的表面等离子增强提高了发光信号强度。. 发表标注该基金项目资助号的SCI论文12篇，申请国家发明专利8项（4项已授权），培养青年教师3名（1人晋升为教授、2人晋升为副教授），培养毕业研究生18人（其中博士生9人）。. 项目执行期间，负责人获国家自然科学二等奖（第一完成人）、国际先进材料学会奖、全国优秀科技工作者、全国五一劳动奖章，入选教育部创新团队带头人、国家百千万人才工程人选，被授予有突出贡献中青年专家荣誉称号，当选广东省光学学会理事长、中国光学学会理事、中国光学学会光电技术专业委员会副主任。. 说明：因该项目负责人工作调动原因，经基金委数理学部批准，该项目研究期限由2013.01-2016.12变更为2013.01-2017.12，依托单位由中山大学变更为暨南大学。