项目名称: 高Q回音壁光学微谐振腔表面等离激元强耦合模式特性及应用

项目编号: No.11474070

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 刘丽英

作者单位: 复旦大学

项目金额: 99万元

中文摘要: 表面等离激元(SPP)光学微谐振腔因能将器件尺寸缩小到亚波长尺寸、很大的局域场增强效应而在过去几年里受到广泛重视,有望在微纳米尺寸低阈值激光、弱光非线性光学效应、超高灵敏度光学传感等方面有重要的应用。但金属材料的强吸收效应导致难以产生高Q的SPP谐振模式。本课题申请拟构建介质/金属薄膜复合结构回音壁光学微腔,借鉴MIM和IMI波导SPP模式强耦合特性的研究经验,特别是光学介质模式和SPP模式强耦合特性研究的最新结果,利用SPP模式间强耦合特性结合回音壁模式光学微腔制备技术来显著提高SPP光学微腔的Q值。在此基础上,通过SPP回音壁模式的光场激发,研究SPP强耦合模式特性。利用SPP局域特性获得微米量级的高Q回音壁光学微腔,并结合光微流技术,来获得超高灵敏度的生物传感和超低阈值微流体激光。

中文关键词: 光学微腔;回音壁模式;表面等离激元;模式耦合;传感器

英文摘要: In the past years, plasmonic resonators have attracted more and more attentions for their great potential in miniaturizing photonic devices to nano-scale, strong local field enhancement and applications such as ultralow threshold lasers, weak light optical nonlinearity generation and ultrasensitive biosensors. However, due to the strong absorption of light in metal, plasmonic resonators usually have very low Q factor. Approaches have been explored, mostly theoretically, to suppress light absorption: combining plasmonic resonators with the high Q whispering gallery mode resonator successfully boosts Q values, the plasmonic-dielectric hybrid mode has Q value around a thousand; strong coupling of surface plasmon polariton (SPP) on both sides of metal film allows generating long range SPP waves. In this project, we will fabricate dielectric/metallic hybrid whiserping gallery mode optical resonators, investigate the strong coupling of SPP mode with dielectric resonant modes or SPP mode with the similar approach that has been used in metallic/insulator/metallic (MIM) and insulator/metallic/insulator (IMI) waveguide treatments. This should allow Q factors of the SPP mode to be obviously boosted and widely tuned, sub-wavelength size high whispering gallery mode cavities to be fabricated, and eventually optofluidic high sensitivity biosensors and low threshold fluidic lasers achieved.

英文关键词: optical microcavity;whispering gallery mode;surface plasmon polariton;mode coupling;sensor

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