基于表面等离激元的量子相干效应的理论研究

起源于金属中自由电子集体振荡的表面等离激元,具有超小的光学模式体积和亚波长局域的近场增益,为纳米尺度上研究光和物质相互作用带来新的机遇．共振的纳米金属结构的近场区域,具有各向异性的珀塞尔系数,并且可以为量子体系提供近场激发．我们理论上演示了基于表面等离激元结构的单分子共振荧光、原子布居数的本征量子拍频及其在表面等离激元结构中的纳米尺度上的实现、表面等离激元诱导的各向异性珀塞尔系数导致的亚波长尺度自发辐射谱线的变化．这些结果在超紧凑的有源量子器件中有潜在应用．     

简并二能级系统中的正负色散(英文)

通过解光学布洛赫方程,考察了简并二能级系统的吸收色散性质。采用一束平行线偏振光(π)泵浦和一束横向线偏振光(σ±)探测,在有磁场的情况下简并被破坏,改变耦合光强时发现了失谐零点正负色散之间的转化,这样我们就得到了慢光速与超光速之间的转变。在其它泵探光场偏振情况下同样有正负色散变化,它普遍存在于简并能级系统中。同时我们还发现了吸收谱中的电磁诱导透明、电磁诱导吸收、Mollow吸收谱型等现象。     

共振金属纳米天线近场区域单分子荧光增益性质的研究

从理论上研究了发生表面等离激元共振时, 银纳米天线对其周围近场区域单分子荧光性质的影响。最优的荧光增益效果在电场增益率和弛豫系数变化率的比值(即优化系数)较大时发生。通过对优化系数的计算, 发现当荧光分子的偶极矩与入射光偏振相同时, 并且在距离纳米天线30～100 nm的近场区域内, 荧光增益效果最佳。讨论了不同偏振方向荧光分子在天线周围不同距离、不同方向的平面以及入射波长变化时对于荧光性质的影响, 可以为金属纳米天线调控荧光行为的实验给予指导。     

圆柱形金纳米线中表面等离激元的传输性质研究

从理论上研究了圆柱形金纳米线中, 可见光波长下(λ= 632. 8 nm) 表面等离激元模式的传输性质。通过求解麦克斯韦方程组, 得到圆柱形金纳米线中表面等离激元波导的传播常数, 进而得到表面等离激元模式的传输性质, 包括其传播长度及有效半径等。还发现了表面等离激元模式的传输性质受到模式结构以及介质介电常数的影响, 并且得到了表面等离激元传输距离和能量局域之间的普遍矛盾, 即能量局域越好传播距离越短。通过计算, 能够在特定的结构参数下获得较好的局域特性和传播长度, 例如, 当金属芯半径为 40 nm, 介质( SiO₂ ) 厚度为 40 nm时, HE₁₁ 模式的传播长度为 103. 6 μm, 有效半径 642nm。