纳米光纤与银纳米线的光学近场耦合及其应用探索

深入研究纳米光纤和银纳米线这两种典型的微纳光波导之间的近场耦合效应，获得纳米光纤和具有表面等离子共振特性的金属纳米线之间的高效率耦合，发展一种互补型的介质纳米光纤（或纳米线）-金属纳米线结构，为降低表面等离子体共振结构应用中的能量损耗、并维持金属纳米线特有的强约束能力提出了一种有希望的途径，并探索其在微纳光子器件和光电子集成等方面的应用。同时，本项目的研究结果也可为金属纳米线及类似结构中的表面等离激元激发或输出提供了一种简单和紧凑的方式，在光通信、传感、光学非线性和量子光学等方面也具有潜在的应用价值。

深入研究了纳米光纤及纳米线与金属纳米线波导之间的近场耦合效应，从实验上获得纳米光纤与金属银纳米线之间75%的耦合效率、ZnO纳米线与金属银纳米线之间高达82%的耦合效率。提出并实现了干涉器、谐振腔等互补型的介质纳米线-金属纳米线功能结构，为降低表面等离子体共振结构应用中的能量损耗、并维持金属纳米线特有的强约束能力提出了一种有希望的途径。提出并实现一种“局域表面等离激元-传导光子模”高效耦合的金纳米棒掺杂纳米光纤结构，利用纳米光纤的导波激发，实验测量获得从传导光子模到单个金纳米棒70%的能量转换效率，比传统照射激发方式高10倍以上，在此基础上，研制成功金纳米棒掺杂纳米光纤超低功耗(0.5nW)传感器。通过折叠单根CdSe半导体纳米线形成耦合腔，提出并实现了单纳米线单模激光器（激光波长为738nm），边模抑制比达到20 dB以上，并从实验演示了其波长可调谐和低阈值等特性, 使纳米线激光器向实用化迈进一步。共发表学术论文16篇，部分研究结果被《Nature》、《Nature Nanotechnology》、《Photonics Spectra》等报道，国际会议邀请报告12次。