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必兆娱乐_中科大实现液体环境中无衍射表面光波

发布日期:2021-01-29 14:47浏览次数:
本文摘要:近日,由中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系的明海教授、教授领导的微纳米光学与技术研究组成员、美国马里兰大学医学院的J.R.Lakowicz教授、深圳大学纳米光子研究中心的袁晓聪教授、林娇博士、杜博士与澳大利亚拉特罗布大学的寇珊珊博士合作, 液体环境中无散射的表面光波被分解:光波可以在样品上方约半个波长(约300纳米)内靠近表面110微米处传输,同时保持裙边半径(约2微米)不变,即无散射传输,这可以形象地比作细长扁平的“面内虚拟光学探针”。

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近日,由中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系的明海教授、教授领导的微纳米光学与技术研究组成员、美国马里兰大学医学院的J.R.Lakowicz教授、深圳大学纳米光子研究中心的袁晓聪教授、林娇博士、杜博士与澳大利亚拉特罗布大学的寇珊珊博士合作, 液体环境中无散射的表面光波被分解:光波可以在样品上方约半个波长(约300纳米)内靠近表面110微米处传输,同时保持裙边半径(约2微米)不变,即无散射传输,这可以形象地比作细长扁平的“面内虚拟光学探针”。这项名为“衍射-自由落体表面波”的研究结果于5月15日在国际著名学术期刊《美国国家科学院院刊》上发表。

我校博士生王汝学、王明达为第一作者,张斗国为通讯作者。众所周知,散射是电磁波(包括光波)的基本特性。在波的传播过程中,纵向维度不会更大,会导致波的能量在整个空间汇聚,有利于信号的传输和耦合。近年来,随着微纳加工技术和等离子体学科的缓慢发展,二维非散射表面光束如等离子体束和余弦-高斯等离子体束相继被构建。

然而,这种基于金属结构等离子体激元效应的表面光波不存在损耗大、传播距离短的问题,特别是在红外波段和液体环境中,这使得它可以应用于。到目前为止,关于液体中非散射表面光束的报道很少,液体环境是非散射光束拍摄的生物光子学中微纳操纵、光学和传感应用不可缺少的条件之一。基于此,研究小组明确提出并构建了基于表观介电结构(由周期性多层介电膜组成)的衍射-自由程表面波,如下图右图所示。

光束可能不存在于液体环境或空气界面中。电介质材料的固有损耗几乎大于金属,因此其传输损耗很小。介电结构的表面材料是常规玻璃,在玻璃基板上进行生物和化学改性比在金属基板上更容易,因此在未来不会更受欢迎。实验结果表明,传播路径上的障碍物会破坏表面光波的无散射传输特性,即具有自修复功能。

鉴于上述特点,无散射表面波在表面化学、表面物理、片上光子器件、光学微纳操纵、光学和传感等领域将没有实际应用前景。这项工作遭到了科技部、国家自然科学基金和安徽省杰出青年基金的反对。样品制作过程得到了中国科学技术大学微纳米研究与生产中心的仪器和技术支持。


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