亚波长尺度非寻常散射增强效应理论及实验研究

基本信息
批准号:11704332
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:王华萍
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:Renuka Maturi,景利乔,蒋昱昱,钟汇凯,李汝江,阎清晖,陈天航,邵哲平,高兴未
关键词:
电磁散射亚波长光子学非线性光学效应
结项摘要

Anomalous scattering effect of sub-wavelength scale structure is a new cross-cutting area developed in the field of condensed matter physics, photonics and material science. However, it still faces technical challenges and scientific problems, for example, it is very challenging to break the scattering limit of sub-wavelength scale, to develop a theoretical model for the design of super-scatterer composed of complex materials and nonlinear materials, and to experimentally demonstrate subwavelength anomalous scattering, and so on. In this project, we will use theoretical simulation and experimental methods to study the sub-wavelength scale super-scattering phenomenon. We will analyze the plasmon resonance superposition and study the phenomenological theoretical model for extraordinary scattering based on complex subwavelength structure. We will develop the super-scattering device design method based on the hyperboloid dispersion characteristics of metamaterials and two-dimensional materials. We will explore the sub-wavelength scale super-scattering nonlinear effects and its potential applications in all-optical manipulation. We will carry out the first experimental demonstration of super-scattering effect. This project will provide a solid theoretical basis and experimental analysis method for the design and integration of subwavelength superscattering devices, which has important academic significance and wide application prospect.

亚波长尺度非寻常散射效应是当前凝聚态物理学、光子学和材料学等领域发展出的新型交叉前沿科学,但在基础理论及应用方面仍面临技术挑战和科学难题,包括亚波长尺度突破散射极限的理论建模、各向异性材料和非线性材料构成的复杂亚波长结构的超散射理论和设计、亚波长尺度超散射的实验验证及应用集成等。该项目拟基于理论模拟和实验手段,从亚波长尺度超散射现象深层次的等离子激元共振叠加模拟分析着手,重点研究适用于复杂亚波长结构非寻常散射的唯象理论模型,发展基于双曲面色散特性的新型亚波长结构人工介质和二维原子层材料的超散射器件设计方法,探索亚波长尺度超散射的非线性效应及其在全光操控方面的潜在应用,开展亚波长尺度超散射效应的原理性验证实验。本项目将为亚波长尺度超散射器件的设计及集成提供坚实的理论基础及实验分析方法,具有重要的学术意义和广泛的工业应用前景。

项目摘要

增强亚波长纳米结构的电磁散射可以使尺度小的物体捕获大面积的波能,在天线设计、能量采集、生物医学成像和通讯等方面具有重要的应用。本项目通过远场和近场测量,首次实验证明了在两个不同的频率范围内同时存在超散射现象,所观察到的超散射基本原理是基于亚波长多层结构的表面波简并共振机理。本项目在超散射器件研究方面所取得的突破性成果极大地推动了超散射器件的发展,为后续的实际应用铺平了道路,使我国在超散射研究方向强占了先机。本项目超额地完成了项目的所有研究内容,达到了预期的研究目标。三年内在国际知名杂志上发表高质量SCI论文18篇,申请相关发明专利5项,获得教育部自然科学奖一等奖1项。已培养了硕士毕业研究生3名,博士毕业研究生2名,在读硕士研究生3名,在读博士研究生1名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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