利用复杂特异介质调控电磁辐射特性

基本信息
批准号:11674068
项目类别:面上项目
资助金额:70.00
负责人:周磊
学科分类:
依托单位:复旦大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:马少杰,苗子奇,田筱超然,林婧,贾敏,管福鑫,郭会杰,张惜月
关键词:
光和物质相互作用超构材料表面等离激元模式耦合电磁超表面
结项摘要

Controlling light-matter interactions with metamaterials has attracted intensive interests, due to both basic scientific significance and wide application potential. However, prior researches failed to explore the abilities of complex metamaterials to control electromagentic enviroment. In this proposal, based on past experiences accumlated in metamaterial research, the applicant would like to study the physical mechanisms and potential applications of the manipulation of light-matter interaction with complex metamaterials, utilizing the full potential of metamaterials to control both far and near field, where the key scientfic issue is to control the radiation capablities of both the plasmonic structure and the quantum emitter. By combining theoretical analysis, numerical simulations and experiments, the applicant plans to conduct the following researches: 1) Derive theoretical methods to understand and accurately calculate near field and far-field radiation properties for the "meta-atoms" with arbitrary shapes; 2)Study the electromagnetic propertis of a coupled system containing an“meta-atom”and a quantum emitter, and understand how to control the emission of the quantum system; 3) Study a photonic system with more "meta-atoms" coupled together, and understand the coupling between these meta-atoms and the quantum emitter inside; 4) Design complex meta-surfaces with specific macroscopic order to control the radiation behaviors of a quantum emitter placed nearby.

利用特异介质(Metamaterials)调控光与物质相互作用既有基础理论意义又有广泛应用前景,然而之前研究并未充分发掘特异介质调控光场的自由度。申请人拟借助课题组在特异介质方面的深厚积累,利用特异介质中“人工原子”和宏观“序”可分别调控体系的近场/远场光环境这一独特优势,抓住如何调控电磁辐射这一关键科学问题,开展复杂特异介质调控光与物质相互作用的机理和应用研究。为此,我们拟结合理论、模拟及实验,开展如下研究:1)建立计算任意形状“人工原子”的近场和远场辐射性质的理论方法;2)研究具有特定近/远场性质的“人工原子”与光响应物质的耦合体系,实现对光与物质相互作用的调节;3)研究含多个“人工原子”的耦合光子体系与光响应物质的相互作用;4)研究复杂宏观序特异介质对光响应物质辐射的调控。

项目摘要

利用电磁特异介质(Metamaterials)调控光与物质相互作用既有基础理论意义又有广泛应用前景,然而之前研究并未充分发掘特异介质调控光场的自由度。本项目针对如何利用电磁特异介质调控电磁辐射和光与物质相互作用这一关键科学问题,基于二维电磁特异介质--超构表面展开了系统研究,取得了如下几方面的研究成果:1)建立了基于第一性原理的开放体系耦合模理论,为实现具有特定电磁辐射特性的复合型人工原子体系奠定了理论基础;2)揭示了超构表面角度色散的物理根源,提出实现自由调控超构表面角度色散的新方法;3)利用几何相位超构表面和复合相位超构表面实现对手性光的高效调控;4)基于超构表面实现对表面波的高效调控; 5)超构表面相关的合作拓展研究。. 在本项目支持下,团队共发表SCI 论文39篇,其中包括Advances in Optics and Photonics 1篇,Physical Review Letters 2篇,Light:Science & Applications 4篇,Advanced Science 1篇,Physical Review Applied 3篇,Advanced Optical Materials 3篇,ACS Photonics 1篇,Nanophotonics 3篇等高影响力论文,申请国家发明专利7项(1项获得授权),主办国际学术会议2次,应邀40多次在国际和国内学术会议上做邀请报告,培养博士研究生9人。本项目部分研究成果已经与实际应用相结合,解决了军民应用方面的实际问题。. 项目负责人周磊教授于2017年入选上海市领军人才和科技部中青年科技创新领军人才,2019年入选美国光学学会会士,2019-2020年入选Clarivate Analytics全球高被引学者。团队“超构表面对电磁波的调控”项目于2019年获得国家自然科学二等奖。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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