收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

新型表面等离激元探针在量子光学中的应用

吴赟琨  
【摘要】:表面等离激元在最近吸引了越来越广泛的关注和研究,这主要是得益于其能突破光学衍射极限,将能量束缚在亚波长尺寸内的独特性质。而近年来高速发展的光子器件则由于受到光学衍射极限限制导致尺寸难以缩小,集成度难以进一步提高,表面等离激元的这一特点刚好为目前这一困局提供了一个可能的解决方法。另一方面来说,表面等离激元这种很强的电磁场压缩或电磁场局域能力极大地提高了光学态密度,从而也能够同时解决光与物质相互作用较弱的缺陷,产生显著的场增强和相互作用增强效应。在过去的工作中,表面等离激元已经在集成光学,量子信息传输,强耦合等等应用中都得到了大量的研究。本人在博士期间的主要研究工作,是根据表面等离激元的这两个天然优势设计和制备了一种光纤锥-银纳米线耦合的表面等离激元探针,并将其应用在近场光学和量子光学领域。本文介绍的主要内容包括:1.光纤锥-银纳米线近场探针的参数设计,工艺选择和制备过程。我们在考虑到耦合效率,制备成本和应用场景等因素后,选择了用手工拉制的光纤锥,锥角约6°至7°,和半径约160nm至250nm的包裹二氧化硅的银纳米线,并给出了具体的制作步骤。2.对光纤锥-银纳米线近场探针上激发模式的分析和控制。我们利用金属纳米线上表面等离激元基模和二阶模不同的远场辐射图样,提出了一种简易的垂直双方向远场测量散射强度的方法,可以无需任何精密仪器及复杂操作对一根悬空的金属纳米线上被激发的表面等离激元模式进行测量,配合仿真模拟结果加以分析,银纳米线主要被激发基模和二阶模的情况在实验上能够得以区分。进一步的,在研究过程中我们发现通过改变光纤锥-银纳米线的耦合长度即可以选择性对其中某一种模式实现较好激发,从而为该探针控制SPP模式实现不同应用奠定了基础。3.研究了该表面等离激元探针与单光子发射点的相互作用。我们利用不同的单光子源材料实现了该探针对于不同偏振单发射点的不同寿命调控分析:对于垂直于基底偏振的单光子源,我们实验实现了高效收集和近场扫描成像,并得到寿命明显下降的辐射增强调控结果;对于平行于基底偏振的单光子源,我们通过改变两者相对位置实验分别实现了使其寿命增加和减少的控制。结果表明该探针可实现对单个光子源的高效局域调控,并表现出强烈的偏振依赖性。4.分析并提出了用光纤锥-银纳米线探针进行近场光学扫描成像时提高成像灵敏度和分辨率的可行方案,并在实验上分别实现。灵敏度方面引入量子光学,以后选择的单光子源为光源照明,在相同亮度下超越了激光的成像信噪比;分辨率方面探讨了在近场光学扫描显微镜的不同工作模式下规避银纳米线高阶模式带来的分辨率下降影响,并在808nm激光的入射下实现了超分辨光学成像。5.实验实现了对薄膜铌酸锂二次谐波的高效增益。我们利用导模谐振腔和布拉格反射器相结合的结构,将入射光场束缚在谐振腔内并得到增益,通过调节几何参数和品质因子等,最终得到了超过1000倍的二次谐波信号增强。这种结构也可以用于增益薄膜材料的其他低转换效率的非线性过程,如三倍频,自发参量下转换,四波混频等等。我们制备的这种新型表面等离激元未来可在荧光超分辨,拉曼成像超分辨等纳米识别术方面有极大的应用,同时将其与单个量子点或其他单光子发射点相集成可以实现可移动单光子源。对该探针的形貌等进行更细致的设计后,通过利用中空结构的SPP模式等,可能可以实现更多超分辨成像方案,应用潜力巨大。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前15条
1 王晓雷;赵洁惠;李淼;姜光科;胡晓雪;张楠;翟宏琛;刘伟伟;;基于人工表面等离激元探针实现太赫兹波的紧聚焦和场增强[J];物理学报;2020年05期
2 唐忠林;杨建华;雷宏伟;;电容式力感知牙周探针设计建模与实验研究[J];传感技术学报;2021年01期
3 Stefan Keine;葛成章;胡建华;;《探针及其视域》评介[J];当代语言学;2021年02期
4 ;新型微型化高密度探针Neuropixels 2.0可稳定地长期记录大脑[J];生物医学工程与临床;2021年03期
5 陶莎;栾翔;暨育雄;周进华;李双姐;;基于无线探针数据的区间车速估计方法与分析[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2020年02期
6 刘菲菲;孙明明;胡昌明;欧小华;赵薇薇;;三种人全外显子组捕获探针的性能比较[J];中华临床实验室管理电子杂志;2020年01期
7 左媛;赵岩;杜庆锋;许娜;曹睿;刘晓力;;染色体核型分析与八探针间期荧光原位杂交检测急性淋巴细胞白血病儿童细胞遗传学异常[J];包头医学院学报;2015年11期
8 何平;;Lisa-500全自动生化分析仪吸样探针的修复[J];现代检验医学杂志;2006年05期
9 王洪;;探针台技术[J];中国集成电路;2002年03期
10 危常忠,王云;基于QVINDOS的斜向探针校正方案[J];中国计量;1997年11期
11 聂海谱;探针软接触技术[J];微电子技术;1995年02期
12 唐文慧;探针—石墨炉原子吸收光谱法测定岩石矿物中的金[J];黄金;1990年08期
13 裴莹莹;张宏丽;王金涛;;铜离子响应的喹啉基比色探针的性质研究[J];周口师范学院学报;2021年02期
14 牟旭东,卓永模,杨甬英;一种用于扫描力显微镜的微型干涉光探针[J];光电工程;1999年03期
15 贾月明;刘路宽;高岳;;低温探针台液氮管路保冷设计与应力分析[J];电子工业专用设备;2021年01期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 陈钦;符澄;陈吉明;;多孔探针研究进展综述[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
2 张涛;邢达;;功能分子光学探针在生物分子检测和细胞成像中的应用[A];广东省生物物理学会2013年学术研讨会论文集[C];2013年
3 杨祖仪;;法拉第探针系统设计及其适用条件研究[A];中国航天第三专业信息网第四十届技术交流会暨第四届空天动力联合会议论文集——S05特种推进及新型推进相关技术[C];2019年
4 季宝成;夏兵;周燕;;探针电喷雾技术离子化与探针基底形状的关系[A];第三届全国质谱分析学术报告会摘要集-分会场3:新型离子源[C];2017年
5 李喜德;;探针实验力学[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
6 王海飞;;洛阳探针在工程地质勘探中的应用[A];2019年江西省电机工程学会年会论文集[C];2019年
7 赵宝媛;朱芸珍;徐金洲;;微波共振探针优化探究[A];第十八届全国等离子体科学技术会议摘要集[C];2017年
8 周凯翔;付化龙;崔孟超;;以D-π-A为基本骨架的用于脑内Aβ斑块检测的近红外探针的研究[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第二十八分会:化学生物学[C];2016年
9 陶佳;李银辉;段玉;李继山;杨荣华;;基于光诱导探针的电化学检测水解酶反应[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年
10 胡锦阳;刘睿;朱红军;;基于咪唑并[4,5-b]吩嗪高选择和灵敏性的F-探针的设计与合成[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第16分会:π-共轭材料[C];2014年
11 李建泉;陆文琪;徐军;;基于虚拟仪器的自动发射探针诊断装置[A];第十八届全国等离子体科学技术会议摘要集[C];2017年
12 刘志贞;张凯丽;孙雨晴;赵虹;郝宇卉;李美宁;;地高辛标记Ucp2基因RNA探针的制备和应用[A];第八届泛环渤海生物化学与分子生物学会2018年学术交流会论文集[C];2018年
13 牛建新;朱军;马兵钢;李海生;何梅;;梨树病毒cDNA探针检测技术研究[A];中国园艺学会第六届青年学术讨论会论文集[C];2004年
14 马会民;;光学探针研究进展[A];第五届全国原子光谱及相关技术学术会议摘要集[C];2018年
15 蒋锡群;郑先创;张亚军;;高分子生物影像探针研究[A];中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集——主题G:药物控释载体高分子[C];2017年
16 张霓;张振勇;;弯钩探针在肛门直肠周围脓肿根治术中的应用[A];中西医结合肛肠病研究新进展[C];2000年
17 吴君楠;黎铁军;袁远;;一种轻量的网络探针硬件设计与实现[A];第二十一届计算机工程与工艺年会暨第七届微处理器技术论坛论文集[C];2017年
18 于洋;黄嫣嫣;金钰龙;刘国诠;赵睿;;协同型多肽探针的设计及人血清白蛋白亲和相互作用分析[A];第十届全国生物医药色谱及相关技术学术交流会论文集[C];2014年
19 赖添茂;黄平;;微观尺度黏着力的扫描探针研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
20 曾昭宪;周晓中;吴耀平;尹鹏飞;王世金;曾立;刘超;;一种测量空间等离子体的一体化双Langmuir探针方案[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十九次学术会议论文集(上册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 吴赟琨;新型表面等离激元探针在量子光学中的应用[D];中国科学技术大学;2021年
2 柳彩云;新型比色荧光双通道探针的设计合成及应用[D];北京理工大学;2015年
3 余鹏程;双平装探针诊断的理论和实验研究[D];中国科学技术大学;2020年
4 张雯;基于双光子荧光性质探针的设计、合成及其分析应用[D];山东师范大学;2015年
5 孙少凯;免标记光学探针和多模态成像探针的构建[D];南开大学;2013年
6 崔雷;反应激活型疾病诊断荧光探针及其它相关探针的设计、合成及应用[D];华东理工大学;2011年
7 刘贤军;新型酶有机荧光探针及生物正交探针的设计合成与应用研究[D];湖南大学;2019年
8 白书连;基于链置换探针的肿瘤早期检测新方法研究[D];重庆医科大学;2020年
9 牛华伟;多功能荧光探针的设计、合成及其生物应用研究[D];郑州大学;2020年
10 张号;多功能扫描开尔文探针测量方法研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
11 吴鲁艳;激活型近红外光学探针的构建与硫化氢成像分析研究[D];南京大学;2020年
12 张润;基于钌配合物发光探针的合成及应用研究[D];大连理工大学;2012年
13 樊锋凯;利用透膜荧光小分子探针对半胱氨酸组织蛋白酶蛋白活性表达谱的研究[D];华中科技大学;2012年
14 周慧;基于G-四链体探针和链置换放大的光学分析新方法[D];湖南大学;2012年
15 苏丽娜;射频单电子晶体管探针及其应用研究[D];江南大学;2016年
16 闵雪红;基于聚集诱导发光原理的荧光纳米探针制备及其生物传感和成像应用[D];华中科技大学;2017年
17 王艳艳;扫描探针精密测控中若干关键技术的研究[D];天津大学;2014年
18 沈宝星;氟硼二吡咯树形分子荧光共振能量转移、离子识别及其应用[D];东南大学;2019年
19 李刚;氟硼荧类新型荧光探针的制备及性能研究[D];北京化工大学;2019年
20 胡欣;基于绿色荧光蛋白的多硫化物敏感型探针的构建及其在海洋细菌硫代谢研究中的应用[D];山东大学;2020年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 倪士昙;阳离子型铱配合物磷光探针的设计合成及应用[D];大连理工大学;2016年
2 蔡张浩;冷热交替治疗仪的探针设计及应用[D];上海交通大学;2012年
3 袁剑英;芳乙烯基型化合物光学探针的合成及其性质研究[D];贵州大学;2016年
4 马丽晶;基于铱配合物磷光探针的合成及对金属离子的检测[D];兰州交通大学;2016年
5 罗庆满;用于探针台的高精度运动平台的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
6 倪赫;基于驻波原理的虚拟探针关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
7 汪金凤;微波共振探针诊断大气压等离子体射流的方法研究[D];东华大学;2014年
8 刘灵刚;微探针自动测试系统与性能研究[D];中南大学;2013年
9 崔宇;基于钌(Ⅱ)配合物的次氯酸根特异性磷光探针的制备与应用[D];大连理工大学;2013年
10 王蕾;七孔探针风洞实验技术研究[D];南京理工大学;2010年
11 韩明智;等离子体内部电磁场测量系统中探针放置导致的测量误差[D];西安电子科技大学;2020年
12 杨超;新型近红外粘度探针的设计合成及其生物应用[D];山东师范大学;2020年
13 张超杰;扫描探针显微镜多功能组合探针系统研制[D];西南交通大学;2016年
14 赵谦;铱配合物磷光探针检测细胞内活性物种研究[D];山东师范大学;2013年
15 陆云松;低温等离子体朗缪探针诊断电路研究[D];东北大学;2008年
16 尹月皎;单线态氧特异性钌配合物磷光探针的合成与应用[D];大连理工大学;2012年
17 姚君;基于数字信号处理功能实现的动态探针研制[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2010年
18 张晓生;机器视觉在全自动探针台中的应用[D];哈尔滨工业大学;2008年
19 王建英;荧光肽探针用于有机磷农药的检测[D];天津科技大学;2020年
20 刘雯;概念探针在高中生物“遗传与进化”模块概念教学中的应用[D];云南师范大学;2020年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 深圳商报记者 袁斯茹;用蛋白探针 测衰老指标[N];深圳商报;2021年
2 记者 卜叶;中科院大连化学物理研究所 新型探针为早期诊疗提供思路[N];中国科学报;2021年
3 张章;美科学家用冷却探针绘制脑图[N];中国科学报;2014年
4 本报记者 马永刚;探针轻划,20秒出结果!果蔬农残现场快检实现[N];中国食品报;2019年
5 王恩亮 公职人员;探针盒子“盗号”,监管不能“溜号”[N];企业家日报;2019年
6 记者 刘海英;美国:开发高通量制备探针库新方法[N];科技日报;2020年
7 本报记者 甘晓;靶向探针精确操纵蛋白质[N];中国科学报;2016年
8 记者 王潇雨;“智能”探针放大肿瘤成像信号[N];健康报;2018年
9 辛桦;日本禁用探针给中小学生治牙[N];医药经济报;2002年
10 本报记者 李巍;小探针的“大智慧”[N];河北日报;2015年
11 吴一福;第四军医大制备成功人硒PcDNA探针[N];中国医药报;2006年
12 Hayley Dunning 雷兰昕 译;科学家利用发光探针在人类活细胞中发现罕见四螺旋DNA[N];中国航空报;2021年
13 张丽;地震的“探针”[N];中国消费者报;2000年
14 黄爱群;荷兰发明智能手术探针[N];中国医药报;2001年
15 本报记者 倪伟波 唐琳;低光毒探针“点亮”线粒体[N];中国科学报;2020年
16 特约记者 黄金 通讯员 袁辉翔 周绍芹 汪丹;“手机”+“探针”查验轻松又高效[N];中国交通报;2016年
17 段歆涔;RNA探针复活古DNA[N];中国科学报;2013年
18 记者 白毅;新型光学探针助力癌症诊治[N];中国医药报;2015年
19 本报记者 霍霞;千根探针一天查出禽流感[N];北京科技报;2004年
20 本报记者 赵汉斌;你的愁你的乐 荧光多巴胺探针能“看到”[N];科技日报;2020年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978