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亚波长结构对光电磁的调控与应用研究
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    O43
  • 关键词:
  • 成果简介:
    自然材料在光电磁调控上能力有限,该项目主要研究如何利用具有局域谐振效应的亚波长结构或其特殊宏观序形成的人工特异介质,来突破自然材料局限,获得对电磁波散射、吸收等基本物理过程以及偏振、色散、局域场强等基本物理状态的灵活精确调控,取得了系列原创性研究成果,代表如下: (1)在散射调控方面,将传统变换光学理论拓展到拉普拉斯方程,研制出国际首个三维准静态磁场隐身衣,让金属的反磁探技术变为可能;拓展该理论到热学上,首次实现了对瞬态热传导过程的精确操控与热流隐身效应,实验演示了国际上首个具有多物理场响应的热-电双隐身器件,为热操控与利用开创了新的技术方向。 (2)在吸收调控方面,国际首创了基于慢波原理和多模共振叠加效应的两种大带宽、超薄吸波器的协同设计方案,研究成果有效解决了利用自然材料吸波时带宽与厚度难于同时优化的传统设计难题,得到广泛借鉴与引用。 (3)在偏振与色散调控方面,通过磁共振耦合效应利用手性非对称亚波长结构体系设计出高效超薄90度极化转换器,获得了文献所报道的最大旋光效应(2700度/波长);另外在国际上首次通过引入介质布拉格光栅色散结构,设计出具有深度滤波调制功能的纳米表面等离激元波导,为高密度光集成提供了一个核心方案。 (4)在纳米局域场增强与应用方面,利用亚波长光学天线的强场局域与非线性效应,研制出诊疗一体(标记、成像与治疗)的光学生物探针,通过上转换国际首创915nm激发光模式,成功解决了纳米探针的光热损伤难题,还首次研发出基于聚集诱导发光全介质纳米探针的高分辨、大深度三光子荧光活体鼠脑成像技术,为肿瘤的临床诊断治疗提供了重要技术支持。 这些创新成果极大加深了人们对光与物质结构相互作用的一些重要物理认识,在光电磁调控能力上获得了重大进展和突破,为浙大光学工程名列全国第一做出了重要贡献。 该项目10篇代表论文中6篇为ESI高被引论文,单篇SCI他引超过200次的论文5篇。第一完成人曾任相关方向973项目首席科学家与863项目首席专家,近年来SCI每年被引超过1700次/年,H因子(SCI)高达62。项目成果被Science、Nature及子刊等多次引用,产生了重要国际影响,如Nature杂志[2013年, 498, 440页]高度评价课题组的热学隐身衣,认为课题组“实现了一个非常精细的隐身器件,一个激动人心的实验,也许可用于冷却芯片”。
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