各向异性介质亚波长结构的光学异常透射及其应用研究

亚波长金属微结构体系中的光学异常透射效应具有重要的应用价值，例如亚波长精度的光刻、高信噪比的生物传感器以及滤波器件等。但纵观国内外，研究还是主要集中在介质为各向同性的情况。本项目将探讨各向异性介质亚波长微结构中的光学异常透射效应，预测诸如透射峰的位移和劈裂、光学单向传播及双稳等新现象和新效应，研究物理机制和潜在应用，建立并完善相应的理论模型。项目拟开发的三维并行全矢量电磁场数值模拟程序，能扩展数值模拟研究的手段和范围。由于许多介质的各向异性可以利用外加电场或磁场加以调控，本项目的实施可以推动基于电磁调控异常透射效应的技术应用的发展，充分发挥电磁调控方法诸如简单、灵活、方便、无移动部件及损伤小等优点。本项目的实施具有重要的科学意义和应用基础研究价值，将深化对金属亚波长微结构与光波相互作用本质的认识，推动相关基础研究的深入和应用研究的发展。

本课题拟开发三维并行全矢量电磁场数值模拟算法，全面开展各向异性介质亚波长结构中光学异常透射效应的研究；通过对新现象和新效应的研究，揭示物理机制，建立完善的理论体系，推动电磁调控光学异常透射效应的技术应用的发展；体现理论和实验的互动，开展创新性的实验验证和原理型器件设计工作。.本课题在2010-2012的3 年时间内，在所有课题组人员的紧密合作和努力下，全面展开工作。在异常透射效应的不对称效应、可调性、光学非线性增强应用、慢光效应, 异常透射效应中近场的相位奇点现象、基于光学自旋-轨道角动量耦合的各向异性特异介质中的偏振敏感光学偏转现象及量子Gouy 位相的物理机制讨论及其在缺陷光场衍射行为等诸多领域开展广泛研究，取得一些有价值的创新性研究进展与原创性研究成果，完成计划任务与预期目标。.3 年内，本课题共发表标注本项目支持的学术论文16 篇，均为SCI 索引，包括Phys. Rev. A 2 篇、Opt. Lett. 2 篇、Opt. Express 1 篇、Appl. Phys. B 2 篇，.JOSAB 1 篇、J. Appl. Phys. 4 篇、J. Opt. 2 篇、Chin. Opt. Lett. 2 篇。申请国家发明专利3 项。.在人才培养上，本课题负责人陈璟教授获2009 年度“新世纪优秀人才支持计划”支持。博士生汪喜林、郭清华分别于2010 年度和2012 年度获教育部“学术新人”和南开大学“优秀博士学位论文培育基金”资助。博士生康明2012 年度获南开大学“南开十杰”荣誉。.目前由本课题支持的研究生有博士3 名，硕士3 名。