量子点和金属纳米结构基于表面等离子体的耦合作用研究

表面等离子体光学是光学和电子学在纳米尺度的连接桥梁，是一个新兴的研究领域，在国际上日益引起人们的关注。由于纠缠可以在光子和表面等离子体之间转移，从而提供了一种利用金属纳米光学器件来存储、调制量子信号的方法。本项目从量子信息学的发展及其实用化的需求出发，着眼于基于表面等离子体的金属纳米结构在新型量子信息器件开发中的应用。我们将深入研究量子光场与金属纳米结构上表面等离子体的相互作用，尤其是量子点和金属纳米结构之间的耦合现象，通过优化结构提高耦合强度，利用光纤锥等方式实现信号的输入与读出，实现经典光学器件和量子信息器件的有效结合，尝试利用这种结构制备单光子源，单光子开关以及实现不同量子点之间的相互作用，推动表面等离子体光学在量子信息领域中的研究，开发这些金属纳米结构在未来量子信息器件中的可能应用。

表面等离子体光学是光学和电子学在纳米尺度的连接桥梁，是一个新兴的研究领域，在国际上日益引起人们的关注。本项目从量子信息学的发展及其实用化的需求出发，着眼于基于表面等离子体的金属纳米结构在新型量子信息器件开发中的应用。我们主要研究了量子光场与纳米金属结构上表面等离子体的相互作用，尤其是量子点和金属纳米结构之间的耦合现象。我们搭建了近场光学扫描显微镜系统和扫描共聚焦显微系统，主要研究了两种不同的金属纳米结构：金属纳米颗粒和金属纳米线在调制量子点发光强度，发光偏振等方面的影响。在金属纳米颗粒的研究中，得出了增强发光效应与金属纳米颗粒直径、激发光波长、量子点发光谱线，温度的关系，并给出了理论解释，和实验结果非常吻合；在金属纳米线的研究中，我们首先研究了纳米线作为波导传输光场的基本特性，实现了经典波导和金属纳米波导的有效连接；其次，我们发现金属纳米线及纳米线阵列可以作为光学天线调制量子点的发光强度，方向和偏振。这些研究为进一步探索表面等离子体在量子信息领域中的研究，开发这些金属纳米结构在未来量子信息器件中的可能应用起到了推动作用。