各向异性介质与金属界面的表面等离子体共振光学特性研究

本项目着重研究材料的光学各向异性对金属表面等离子体激元共振的影响及新现象。通过对各向异性介质-金属界面表面等离子体共振的深入研究，发展利用表面等离子体共振进行各向异性薄膜的双折射率成像的实验方法；反之，利用材料的电致或光致双折射效应也可以实现对表面等离子体共振的有效调控。材料折射率的各向异性将导致表面等离子体波传播的空间各向异性，对表等离子体波各个方向波矢的成像将可以为我们提供材料的双折射率等各向异性特性。由于材料光学性质的各向异性，金属的表面等离子体共振激发条件、光场模式等将会变得更加丰富。对于这些问题的研究将拓展表面等离子体共振技术在材料或生物样品的光学检测、微纳结构光学调控等方面的应用。

本项目研究了各向异性介质与金属界面的表面等离激元共振的特性，实验表明表面等离激元共振可以很好的表征出各向异性介质中光轴不同取向时的折射率差异。由于表面等离激元激发对光场偏振的依赖性，利用金属包覆单轴晶体波导可以实现光束偏振态的转换。从表面等离激元调控的角度来看，天然双折射的折射率差异还是比较小，调控范围有限，所以我们还研究了结构所引入的光学各向异性对表面等离激元的调控，比如光栅。我们研究了金属和介质光栅对表面等离激元调控作用的异同，特别是对表面波带隙的影响，详细分析了各种结构参数的调控效果，并通过模场分布分析了其调控的物理原理。此外，我们还研究了各向异性金属纳米颗粒及其耦合结构（比如纳米棒）对表面等离激元模场耦合、荧光光谱的定向激发与发射、增强拉曼光谱的偏振依赖等方面的影响。相关的研究已经取得一些有意义的结果，并已经发表SCI论文11篇、国内中文核心期刊论文3篇。