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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 高效纳米粒子捕获的集成等离子体镊子
摘要： 光学镊子系统源于光与物质的相互作用，这种相互作用产生的光驱动力能够将粒子引导至势阱并使其保持稳定位置[1]。最新研究表明，利用等离子体结构可以克服介电材料中的衍射极限问题，因为这些结构能将光限制在深亚波长体积内。金属纳米颗粒（MNPs）上局域表面等离激元（LSPs）的激发可显著放大纳米天线附近的电磁场，为近场光学捕获提供光学梯度力。通过这种方式，在镊子系统中引入等离子体谐振器，可定制出极深且窄的势阱，从而实现对亚波长粒子的光学捕获[2]。在文献[3,4]中，我们通过数值模拟证明：绝缘体上硅（SOI）波导与金MNP链之间的强耦合效应，可构建基于表面等离激元的纳米镊子，有效捕获半径低至50纳米的介电纳米微珠。本文通过实验验证了该结构对介电纳米微珠的捕获能力。 图1(a)和图1(b)分别展示了系统示意图及由20个MNP组成的制备结构扫描电镜图（该结构位于单模SOI波导上方）。SOI波导高度hSi=220纳米，宽度wSi=500纳米；MNP为金椭圆纳米柱（rx=50纳米，ry=100纳米，厚度h=30纳米），相邻MNP间距g≈30纳米。如图1(c)所示，光学透射特性测试表明该结构在1530纳米处存在共振峰。实验证明（图1(d)），将该结构浸入水中时，以6毫瓦标称激光功率可捕获半径r=500、250和100纳米的聚苯乙烯小球。通过分析纳米微珠与环境的热力学平衡状态，我们采用玻尔兹曼统计法记录微珠占据位置的频次（图1(e)）来确定捕获系统的刚度。图1(f)显示了直径1微米聚苯乙烯微珠的统计位置势能阱，测得沿波导方向x和y向的刚度分别为kx=(5.10±0.67)×10?1飞?！つ擅?1·瓦?1和ky=(2.61±0.35)飞牛·纳米?1·瓦?1。
关键词： 绝缘体上硅波导、纳米粒子捕获、光学镊子、等离子体镊子、等离子体谐振器
更新于2025-09-19 17:13:59
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环形超材料中的等离子体热点
摘要： 通过设计具有深度不对称性的金属圆槽，可在正入射激励下实现环形偶极共振。由于其特定的径向电荷电流分布，电荷在中央圆形平台上聚集形成等离子体热点，覆盖直径200纳米的广大区域，该区域的电场强度达到入射光的34倍增强，为能量收集、纳米粒子捕获、光-物质相互作用操控及光学数据存储提供了更大潜力。
关键词： 环形偶极共振、等离子体热点、能量收集、纳米粒子捕获、光-物质相互作用、光学数据存储、环形超材料
更新于2025-09-11 14:15:04