无损表面等离激元波导中非线性及量子干涉效应的理论研究

基本信息
批准号:11604185
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:谭超华
学科分类:
依托单位:山东师范大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:霍燕燕,史鹏军,蔡琳琳,杨茂森,田延莉
关键词:
光学非线性效应光孤子表面等离激元量子干涉负折射率材料
结项摘要

In recent years, the resonance interactions between surface plasmon polaritons (SPPs) and atoms, molecules or quantum dots in metallic micro- and nano-structures have been front topics in the exploration of realizing all-optical information processing at micro- and nano-scale. However, the Ohmic loss of the metal hugely restricts the practical application of SPPs, and the nonlinear and quantum interference effects of SPPs in metallic micro- and nano-structures are lack of more comprehensive theoretical explanations. The main objectives of this program are several nonlinear and quantum interference effects produced by the resonance coupling between SPPs and quantum emitters in the negative-index metamaterial/dielectric/negative-index metamaterial waveguide, including realizing suppression of the optical absorption and Ohmic loss via active Raman gain; developing the singular perturbation method to study the nonlinear effects produced by the interaction of SPPs with dielectric, negative-index metamaterial and boundary condition, proposing the theoretical criterion to distinguish influences of those nonlinear effects in this system; studying the cross-phase modulation between different guide modes, and the formation and interaction of SPPs solitons; designing theoretical proposals to realize several optical information processing devices, such as all-optical switches and quantum logic gates. The above studies are significance for the understanding of nonlinear and quantum properties of SPPs in waveguide systems, exploring the application of SPPs in the all-optical quantum information processing, and developing of micro- and nano-scale photonic devices.

近年来,金属微纳结构中表面等离激元与原子、分子或量子点的共振相互作用已成为探索微纳尺度全光信息处理的重要前沿课题。然而,金属的欧姆损耗极大地制约了表面等离激元的实际应用,且金属微纳结构中表面等离激元的非线性及量子干涉效应还缺乏完善的理论分析。本项目拟研究负折射率材料/电介质/负折射率材料波导中表面等离激元与电介质共振相互作用所产生的非线性与量子干涉效应。首先,利用主动拉曼增益机制实现体系中光吸收与欧姆损耗的抑制;其次,发展奇异微扰方法研究系统中分别由电介质、负折射率材料和边界条件所产生的非线性效应,提出判别其作用大小的理论依据;再次,研究导波模式间的交叉相位调制、表面等离激元孤子的形成及其相互作用;最后,设计理论方案实现表面等离激元量子相位门等光学逻辑器件。本项目对深入了解表面等离激元的非线性和量子光学性质、探索表面等离激元在全光量子信息处理中的应用以及微纳光子器件的开发均具有重要意义。

项目摘要

金属微纳结构中表面等离激元与原子、分子或量子点的共振相互作用已成为探索微纳尺度全光信息处理的重要前沿课题。然而,金属微纳结构中表面等离激元的非线性及量子干涉效应还缺乏完善的理论分析。本项目研究了金属微纳平面界面波导中表面等离激元与电介质共振相互作用所产生的若干非线性与量子干涉效应。内容包括:1)研究了金属/电介质/金属波导中对称与反对称横磁模式表面等离激元与三能级梯型量子发射体的共振相互作用,利用外加非相干泵浦场提供相干增益,实现了表面等离激元的长距离稳定传播,并通过电磁感应透明机制提供的巨克尔效应与表面等离激元的衍射效应的平衡,实现了对称及反对称表面等离激元孤子;2)研究了金属/电介质/金属波导中表面等离激元与四能级倒Y型量子发射体的共振相互作用,分析了表面等离激元的自相位及交叉相位调制,利用外加梯度磁场,实现了表面等离激元的类斯特恩-盖拉赫效应,并实现了表面等离激元的偏转、磁光操控及相干俘获;3)研究了电介质/负折射率材料波导中表面等离激元与三能级Lambda型主动拉曼增益介质的远共振相互作用,利用孤子的吸引及排斥相互作用,实现了基于表面等离激元非线性相互作用的“XNOR”逻辑操作,设计了基于外加梯度磁场操控的“XNOR”全光逻辑门。本项目对深入了解表面等离激元的非线性和量子光学性质、探索表面等离激元在全光量子信息处理中的应用以及微纳光子器件的开发均具有重要意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
4

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
5

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021

谭超华的其他基金

相似国自然基金

1

表面等离激元波导的光学性质

批准号:10804051
批准年份:2008
负责人:黄成平
学科分类:A2002
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

表面等离激元调控的纳米结构聚焦与波导

批准号:61378059
批准年份:2013
负责人:朱星
学科分类:F0508
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
3

硅烯量子点中的表面等离激元研究

批准号:11464023
批准年份:2014
负责人:尹海峰
学科分类:A2202
资助金额:35.00
项目类别:地区科学基金项目
4

金属表面等离极化激元(SPP)和局域表面等离激元(LSP)耦合效应的光学性质研究

批准号:11104032
批准年份:2011
负责人:武山
学科分类:A2002
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目