人工微結(jié)構(gòu)材料中光、聲以及其它元激發(fā)的調(diào)控

工程名稱：人工微構(gòu)造材料中光、聲以及其它元激發(fā)的調(diào)控

2023.12023.8教育部一、關(guān)鍵科學(xué)問題及爭(zhēng)辯內(nèi)容擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題包括以下四個(gè)方面:Fano共振等穎的物理效應(yīng)，提醒元激發(fā)的近場(chǎng)耦合與光學(xué)現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)。其次，關(guān)注于型亞波長(zhǎng)微構(gòu)造與光子和等離激元的相互作用，探究線性(準(zhǔn)相位)匹配實(shí)現(xiàn)對(duì)光子和等離激元能帶構(gòu)造的調(diào)控。的超構(gòu)材料，探究宇稱和時(shí)間對(duì)稱破缺的人工帶隙材料中光和聲的非對(duì)易傳輸問題。機(jī)制和調(diào)控方式，提醒聲超構(gòu)材料對(duì)聲波諧波的激發(fā)規(guī)律，設(shè)計(jì)原理聲學(xué)器件。主要爭(zhēng)辯內(nèi)容包括：圍繞關(guān)鍵科學(xué)問題，本工程擬就下述內(nèi)容開放深入爭(zhēng)辯。爭(zhēng)辯：爭(zhēng)辯超構(gòu)材料中亞波長(zhǎng)構(gòu)造單元之間近場(chǎng)耦合所導(dǎo)致的各類穎光學(xué)現(xiàn)象，主要有：元激發(fā)近場(chǎng)耦合導(dǎo)致的亞波長(zhǎng)傳輸與慢光效應(yīng)；共振耦合所導(dǎo)致構(gòu)造單元之間的等離激元力效應(yīng)極其相關(guān)物理問題；元激發(fā)耦合所導(dǎo)致的單光子或多光子量子態(tài)的干預(yù)、糾纏性質(zhì)；模式耦合所導(dǎo)致Fano共振、Rabi振蕩等效應(yīng)。我們將分析這些共振耦合所導(dǎo)致的物理過程內(nèi)在機(jī)制，建立共振耦合的理論模型，探究基于共振耦合效應(yīng)的型超構(gòu)材料與光子器件?？疾炀哂薪鼒?chǎng)模式耦合的金屬與非線性/增益介質(zhì)相結(jié)合的復(fù)合人工微構(gòu)造源型亞波長(zhǎng)光子材料和器件。及二維平面內(nèi)具有近場(chǎng)耦合特征的人工構(gòu)造體系中的特別光散射和衍射性質(zhì)。爭(zhēng)辯具有特別各向異性、空間非局域性的人工構(gòu)造對(duì)光傳播、散射、衍射等性質(zhì)的影響。爭(zhēng)辯微構(gòu)造對(duì)等離激元外表波的波形變化與傳播操控，在此根底上設(shè)計(jì)和制備一些具有特別功能的亞波長(zhǎng)人工微構(gòu)造。身和幻象器件參數(shù)，為將來(lái)的試驗(yàn)爭(zhēng)辯供給思路。具體包括：幻象光學(xué)的多重散射機(jī)理；幻覺光學(xué)和電磁誘導(dǎo)透亮之間的關(guān)聯(lián)性；在某些特定狀況和應(yīng)用下，簡(jiǎn)化對(duì)隱身器件和幻象器件的要求；從實(shí)際材料動(dòng)身設(shè)計(jì)具體的隱身器件和幻象器件，并通過有限元或多重散射數(shù)值模擬來(lái)呈現(xiàn)幻象光學(xué)的多種應(yīng)用。以下爭(zhēng)辯：作用，利用各種空間調(diào)制的外表構(gòu)造以及單個(gè)構(gòu)造單元的構(gòu)型變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)外表等離激元的調(diào)控。爭(zhēng)辯“線性”和“非線性”等離激元晶體等，通過細(xì)心設(shè)計(jì)微構(gòu)造來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光子和等離激元能帶構(gòu)造的調(diào)控，提醒該系統(tǒng)中非線性光學(xué)效應(yīng)及非線性增加的機(jī)制，為進(jìn)展基于元激發(fā)的一代信息載體供給科學(xué)依據(jù)。爭(zhēng)辯不同組合和不同調(diào)制方式下金屬和介電人工亞波長(zhǎng)微納構(gòu)造中電磁率相互轉(zhuǎn)換的物理效應(yīng)，探討其物理本質(zhì),在不同波段設(shè)計(jì)、制備和表征型負(fù)折射材料。出并實(shí)現(xiàn)“通過材料構(gòu)造級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)物理功能級(jí)聯(lián)”的設(shè)想。通過材料設(shè)計(jì)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)光的傳輸效率、偏振模式、共振囚禁、增加吸取等功能的集成和以及元激發(fā)的輻射效應(yīng)，在相關(guān)系統(tǒng)中引入量子點(diǎn)材料，實(shí)現(xiàn)與等離激元相關(guān)的自發(fā)輻射增加效應(yīng)。構(gòu)材料中光和聲的拓?fù)湫蚝皖惲孔酉嘧?，?jù)此供給一種可類比的宏觀量子系統(tǒng)以爭(zhēng)辯微觀量子效應(yīng)，并探究爭(zhēng)辯人工帶隙材料中宏觀類量子效應(yīng)所帶來(lái)的物理效應(yīng)、現(xiàn)象和可能存在的應(yīng)用。ii〕開展具有穎對(duì)稱性的超構(gòu)材料拓?fù)湫再|(zhì)的爭(zhēng)辯。構(gòu)造具有驚奇拓?fù)鋵?duì)ii〕開展具有穎對(duì)稱性的超構(gòu)材料拓?fù)湫再|(zhì)的爭(zhēng)辯。構(gòu)造具有驚奇拓?fù)鋵?duì),并進(jìn)展拓?fù)浞诸?，?zhēng)辯其量子拓?fù)湎嘧兊倪^程，并與分散態(tài)理論的一些現(xiàn)象進(jìn)展類比，得到光學(xué)和聲學(xué)領(lǐng)域中的效應(yīng)。iii〕開展光和聲在人工微構(gòu)造中非對(duì)易傳輸?shù)臓?zhēng)辯。深入爭(zhēng)辯各類非對(duì)易系統(tǒng)的內(nèi)在拓?fù)浔举|(zhì)，更深刻地生疏其非對(duì)易性起源，并基于此設(shè)計(jì)并做成光和聲的二極管、隔離器、環(huán)路器等原型器件。在集成光子芯片上爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)可集成的光波非互易傳播，最終實(shí)現(xiàn)型的光二極管、光晶體管、光隔離器等原理型器件。在磁光、磁電光子晶體波導(dǎo)中實(shí)現(xiàn)PT對(duì)稱性的自發(fā)對(duì)稱破缺，以及光的非互易傳播。在光子晶體或者LN、LT集成光學(xué)系統(tǒng)中引入非線性效應(yīng)實(shí)現(xiàn)全光二極管。探究在通訊波段或可見光波段構(gòu)建具有旋磁電效應(yīng)的超材料實(shí)現(xiàn)光的非互易傳播可行性。:爭(zhēng)辯超構(gòu)材料中的微觀聲學(xué)模式耦合效應(yīng)和宏觀聲波調(diào)控行為。以超構(gòu)材料根本微構(gòu)造單元的聲學(xué)振動(dòng)模式為爭(zhēng)辯重點(diǎn)，考察微單元本征聲學(xué)振動(dòng)模/非共振耦合效應(yīng)而得到增加傳輸?shù)奈锢頇C(jī)制，探究其中的模式轉(zhuǎn)換過程。器件。設(shè)計(jì)構(gòu)建不同類型、具備某些特別性質(zhì)的流體基聲學(xué)超構(gòu)材料單元，并組裝成薄層平板透鏡；以聲線和聲波方程兩類分析方法，爭(zhēng)辯聲波經(jīng)過聲學(xué)超透鏡聚焦后的行為，獲得透鏡成像性能參數(shù)和超構(gòu)材料構(gòu)造參數(shù)之間的關(guān)系模型，查找優(yōu)化方法。密度與等效體積模量，并分析不同頻段的聲波在其中的相位傳播方向與能量傳播方向之間的關(guān)系。在此構(gòu)造中考慮材料的非線性，獲得高次諧波的傳播隨材料長(zhǎng)度、聲壓的變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對(duì)高次諧波能流的有效把握。度系統(tǒng)中聲整流現(xiàn)象產(chǎn)生的物理機(jī)制及描述方法，探究有效提高器件中諧波轉(zhuǎn)化效率的途徑。建立管狀聲超構(gòu)材料的非線性模型，爭(zhēng)辯在不同聲壓強(qiáng)度下材料的構(gòu)造參數(shù)對(duì)其負(fù)密度、負(fù)模量、負(fù)速度以及傳輸禁帶等特異聲學(xué)性能的影響。同時(shí)，爭(zhēng)辯利用管狀超構(gòu)材料的傳輸禁帶抑制熱聲熱機(jī)中的非線性諧波的方法，研制基于超構(gòu)材料的型熱聲熱機(jī)。二、預(yù)期目標(biāo)本工程的總體目標(biāo)：通過爭(zhēng)辯超構(gòu)材料中諸如等離激元力、電磁模的量子干預(yù)等穎的物理效學(xué)，進(jìn)展型電磁和聲超構(gòu)材料和技術(shù)。沿水平的量子調(diào)控基地。:1、提醒等離激元超構(gòu)材料中簡(jiǎn)單電磁耦合模的根本物理性質(zhì)，明確這些近場(chǎng)耦根本的物理規(guī)律，并通過它對(duì)型超構(gòu)材料的性質(zhì)進(jìn)展人工調(diào)控。2、提醒不同組合和不同調(diào)制方式的金屬和介電亞波長(zhǎng)微納構(gòu)造中元激發(fā)的產(chǎn)生線性”和“非線性”等離激元晶體和準(zhǔn)晶體，實(shí)現(xiàn)對(duì)光子機(jī)制，為進(jìn)展基于元激發(fā)的一代信息載體供給科學(xué)依據(jù)。3、提醒金屬和介電亞波長(zhǎng)微構(gòu)造中電磁共振的物理本質(zhì)，給出一些實(shí)現(xiàn)負(fù)折射的隱身和幻象器件。4、進(jìn)展基于對(duì)稱性破缺實(shí)現(xiàn)光和聲在人工帶隙材料與電子可以類比的量子力學(xué)分類。55、在光波導(dǎo)上實(shí)現(xiàn)可集成的光波非對(duì)易傳播，最終實(shí)現(xiàn)型的光二極管、光晶體管、光隔離器等原理型器件。在光子晶體波導(dǎo)中實(shí)現(xiàn)宇稱和時(shí)間對(duì)稱性的自發(fā)對(duì)稱破缺，以及光的非對(duì)易傳播。在光子晶體波導(dǎo)中引入非線性介質(zhì)實(shí)現(xiàn)全6、提出定量表征線性超構(gòu)材料中微觀聲學(xué)振動(dòng)模式調(diào)控宏觀聲波行為的有效模型；建立描述倏逝波模式的場(chǎng)增加幅度與超構(gòu)材料關(guān)鍵參數(shù)依靠關(guān)系的物理模具有亞波長(zhǎng)超高區(qū)分率的低損耗寬帶聲成像技術(shù)。7、爭(zhēng)辯超構(gòu)材料中線性與非線性聲學(xué)性能，提醒高次諧波在超構(gòu)材料中傳播的性高次諧波，降低非線性效應(yīng)在諧振管和板疊中引起的能量損失。8、豐富和進(jìn)展微納加工制備方法和技術(shù)，制備出不同組合和不同調(diào)制方式試驗(yàn)方法。9、發(fā)表一批高質(zhì)量學(xué)術(shù)論文，形成一批有自主學(xué)問產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)。三、爭(zhēng)辯方案1元學(xué)，進(jìn)展型電磁和聲超構(gòu)材料和技術(shù)。2本工程的技術(shù)路線將堅(jiān)持試驗(yàn)嚴(yán)密結(jié)合理論分析的原則，依據(jù)由簡(jiǎn)潔系統(tǒng)型功能性微構(gòu)造嚴(yán)密結(jié)合,見以下圖：3、創(chuàng)點(diǎn)與特色：本工程的主要?jiǎng)?chuàng)點(diǎn)與爭(zhēng)辯特色包括：與傳統(tǒng)超構(gòu)材料爭(zhēng)辯相比，本工程更留意超構(gòu)材料光學(xué)性質(zhì)的微觀機(jī)理，供給了更為豐富的調(diào)控手段?；趤啿ㄩL(zhǎng)金屬和介電微構(gòu)造，利用各種空間調(diào)制的外表構(gòu)造以及單個(gè)構(gòu)造和“非線性”等離激元晶體、準(zhǔn)晶體和分形等，利用相位〔準(zhǔn)相位〕匹配實(shí)現(xiàn)對(duì)光子和等離激元能帶構(gòu)造的調(diào)控。在人工帶隙材料中引入時(shí)間和空間反演對(duì)稱性和拓?fù)湫再|(zhì)的考慮，可從更質(zhì)，也會(huì)促進(jìn)費(fèi)米系統(tǒng)的爭(zhēng)辯，對(duì)于分散態(tài)拓?fù)湮锢淼臓?zhēng)辯也具有重要的意義。爭(zhēng)辯頻率與波矢的關(guān)系，包括相速度與群速度的關(guān)系、無(wú)限大相速度處的驚奇Rashba效應(yīng)以及光拓?fù)浣^緣體等的物理效應(yīng)和應(yīng)用，探究設(shè)計(jì)具有非對(duì)易傳輸特性的多功能集成器件。以超構(gòu)材料中微單元局部聲學(xué)模式與聲倏逝波耦合的理論爭(zhēng)辯為指導(dǎo)，探究/非共振耦合傳輸過程及其增加機(jī)理。選擇一代聲學(xué)功能器件〔亞波長(zhǎng)聲成像、聲整流器件、熱聲熱機(jī)等〕所來(lái)有效增加器件的工作效率，并探究此類器件的實(shí)際應(yīng)用。微加工技術(shù)和自組織生長(zhǎng)，進(jìn)展幾類超構(gòu)材料的制備方法。4、課題設(shè)置：決的關(guān)鍵科學(xué)問題，設(shè)置了四個(gè)課題。具體安排如下：課題一、元激發(fā)近場(chǎng)耦合和人工微構(gòu)造中光學(xué)效應(yīng)的調(diào)控課題二、亞波長(zhǎng)微構(gòu)造中光子和等離激元的能帶構(gòu)造與相位調(diào)控課題三、人工帶隙材料的對(duì)稱性和拓?fù)湫再|(zhì)調(diào)控光和聲的爭(zhēng)辯課題四、超構(gòu)材料對(duì)聲場(chǎng)的調(diào)控及相關(guān)原理聲學(xué)器件的爭(zhēng)辯這四個(gè)課題是圍繞“人工微構(gòu)造材料中光、聲和其它元激發(fā)的調(diào)控”這一主線，既有肯定獨(dú)立性，各自又有側(cè)重點(diǎn)，同時(shí)它們相互關(guān)聯(lián)、相互穿插、相互支稟性質(zhì)分別表現(xiàn)為光和元激發(fā)的近場(chǎng)耦合特性以及光子和等離激元能帶構(gòu)造等，從而利用人工微構(gòu)造材料可以對(duì)光傳輸、透射、散射、非線性等性質(zhì)進(jìn)展操控。很大的啟發(fā)性，因而本工程特地設(shè)置課題三“人工帶隙材料的對(duì)稱性和拓?fù)湫再|(zhì)調(diào)控光和聲的爭(zhēng)辯調(diào)控光和聲的爭(zhēng)辯”，期望進(jìn)展人工帶隙材料的拓?fù)淅碚?，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)具有時(shí)間具體關(guān)系可以如以下圖：爭(zhēng)辯內(nèi)容：要有：近場(chǎng)耦合導(dǎo)致特別色散與慢光效應(yīng)；電磁感應(yīng)透亮效應(yīng)及光子局域態(tài)性質(zhì)；穎的等離激元力效應(yīng)及其相關(guān)物理問題；元激發(fā)耦合的量子態(tài)的干預(yù)、糾纏性質(zhì)等?？疾旖饘倥c非線性/增益介質(zhì)相結(jié)合的混合人工微構(gòu)造中穎物理過程，探究實(shí)現(xiàn)亞波長(zhǎng)光傳播的動(dòng)態(tài)調(diào)控手段。二維平面內(nèi)特別人工構(gòu)造體系中的特別光散射和衍射性質(zhì)。爭(zhēng)辯具有特別各向異性、空間非局域性的人工構(gòu)造對(duì)光傳播、散射、衍射等性質(zhì)的影響。爭(zhēng)辯幻象光學(xué)的機(jī)理和條件，試圖突破變換光學(xué)的局限，找到更簡(jiǎn)潔的隱身和幻象器件參數(shù)，以為將來(lái)的試驗(yàn)爭(zhēng)辯供給思路。爭(zhēng)辯目標(biāo)：1)提醒等離激元超構(gòu)材料中簡(jiǎn)單電磁耦合模的根本物理性質(zhì)，明確這些近場(chǎng)耦其中根本的物理規(guī)律，并通過它對(duì)型超構(gòu)材料的性質(zhì)進(jìn)展人為調(diào)控。長(zhǎng)調(diào)制特性的等離激元構(gòu)造設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)納光子傳播和操控的器件原型；說(shuō)明遠(yuǎn)程隱身和幻象光學(xué)的多重散射機(jī)理，并據(jù)此構(gòu)建出型的較簡(jiǎn)潔的隱身和幻象器件。探究人工金屬構(gòu)造與非線性介質(zhì)結(jié)合下模式可控的光參量過程，說(shuō)明其中簡(jiǎn)單光學(xué)傳感器等。提醒有源等離激元波導(dǎo)中外場(chǎng)對(duì)等離激元信號(hào)的調(diào)制規(guī)律，說(shuō)明波導(dǎo)中的等離激元信號(hào)受激輻射特性與機(jī)制，演示一至兩種基于等離激元的有源光子器件原型。課題負(fù)責(zé)人：李濤課題經(jīng)費(fèi)比例：23.4%爭(zhēng)辯內(nèi)容：爭(zhēng)辯人工亞波長(zhǎng)微納構(gòu)造中傳播型等離激元與局域型等離激元之間的相互作用，利用各種空間調(diào)制〔如周期、準(zhǔn)周期、分形特征等〕的外表構(gòu)造以及單個(gè)構(gòu)造單元的構(gòu)型變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)外表等離激元的調(diào)控。爭(zhēng)辯“線性”和“非線性”基于元激發(fā)的一代信息載體供給科學(xué)依據(jù)。爭(zhēng)辯不同組合和不同調(diào)制方式下金屬和介電人工亞波長(zhǎng)微納構(gòu)造中電磁共振互轉(zhuǎn)換的物理效應(yīng)，探討其物理本質(zhì),在不同波段設(shè)計(jì)、制備和表征型負(fù)折射材料。3〕“通過材料構(gòu)造級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)物理功能級(jí)聯(lián)”爭(zhēng)辯等離激元、極化激元等元激發(fā)與多層微納亞波長(zhǎng)構(gòu)造的相互作用以及元激發(fā)的輻射效應(yīng)，在相關(guān)系統(tǒng)中引入量子點(diǎn)材料，實(shí)現(xiàn)與等離激元相關(guān)的自發(fā)輻射增加效應(yīng)。爭(zhēng)辯目標(biāo)：1)提醒不同組合和不同調(diào)制方式的金屬和介電亞波長(zhǎng)微納構(gòu)造中元激發(fā)的產(chǎn)生和演化規(guī)律，提醒傳播型等離激元與局域型等離激元之間的相互作用，利用具有周期、準(zhǔn)周期和分形等特征的外表構(gòu)造以及單個(gè)構(gòu)造單元的構(gòu)型變化來(lái)等離激元晶體和準(zhǔn)晶體，實(shí)現(xiàn)對(duì)光子和等離激元能帶構(gòu)造的調(diào)控，提醒該系統(tǒng)中非線性光學(xué)效應(yīng)及非線性增加的機(jī)制，為進(jìn)展基于元激發(fā)的一代信息載體供給科學(xué)依據(jù)。探討外表等離激元與磁等離極化激元等元激發(fā)的輻射效應(yīng)以及元激發(fā)與多層〔如等離激元天線和天線陣等?！踩缤獗淼入x激元與磁等離極化激元等〕的關(guān)系，提醒共振現(xiàn)象發(fā)生的物理本質(zhì)；通過轉(zhuǎn)變?nèi)肷涔獾钠裨谕晃⒓{構(gòu)造中實(shí)現(xiàn)電共振和磁共振的同頻率轉(zhuǎn)換,提醒其物理本質(zhì),給出實(shí)現(xiàn)負(fù)折射材料的途徑。擔(dān)當(dāng)單位：南京大學(xué)擔(dān)當(dāng)，南京工業(yè)大學(xué)參與課題負(fù)責(zé)人：彭茹雯課題經(jīng)費(fèi)比例：30.0%課題三、人工帶隙材料的對(duì)稱性和拓?fù)湫再|(zhì)調(diào)控光和聲的爭(zhēng)辯課題三、人工帶隙材料的對(duì)稱性和拓?fù)湫再|(zhì)調(diào)控光和聲的爭(zhēng)辯爭(zhēng)辯內(nèi)容：1)在人工帶隙材料的爭(zhēng)辯中引入時(shí)間反演對(duì)稱性和拓?fù)湫?，?zhēng)辯可類比電子系中可能存在的諸如單通邊界態(tài)狄拉克點(diǎn)四周的抖動(dòng)、光的反常量子霍爾效Rashba效應(yīng)以及光拓?fù)浣^緣體等的物理效應(yīng)和應(yīng)用。2〕具有穎對(duì)稱性的超構(gòu)材料拓?fù)湫再|(zhì)的爭(zhēng)辯。構(gòu)造具有驚奇拓?fù)鋵?duì)稱性的超2〕具有穎對(duì)稱性的超構(gòu)材料拓?fù)湫再|(zhì)的爭(zhēng)辯。構(gòu)造具有驚奇拓?fù)鋵?duì)稱性的超并與分散態(tài)理論的一些現(xiàn)象進(jìn)展類比，得到光學(xué)和聲學(xué)領(lǐng)域中的效應(yīng)。3〕開展光和聲在人工微構(gòu)造中非對(duì)易傳輸?shù)臓?zhēng)辯。在硅基波導(dǎo)上合理地引入具有能量增益或者耗散系統(tǒng)，分別破缺空間反演對(duì)稱性和時(shí)間反演對(duì)稱性，從而實(shí)現(xiàn)可集成光子系統(tǒng)中的非對(duì)易傳輸，并基于類似的原理設(shè)計(jì)出相應(yīng)的可芯片集成化的光隔離器。探究在通訊波段或可見光波段構(gòu)建手性超材料實(shí)現(xiàn)非對(duì)易傳輸?shù)目赡苄浴Ｉ钊霠?zhēng)辯各類非對(duì)易系統(tǒng)〔PT系統(tǒng)、含時(shí)擾動(dòng)系統(tǒng)、非線性光學(xué)系統(tǒng)、非絕熱系統(tǒng)等〕的內(nèi)在拓?fù)浔举|(zhì)，更深刻地生疏其非對(duì)易爭(zhēng)辯目標(biāo)：1)進(jìn)展基于對(duì)稱性破缺實(shí)現(xiàn)光和聲在人工帶隙材料與電子可以類比的量子力學(xué)算方法，設(shè)計(jì)并探究試驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧折射類型和單通類型的方案。帶色散的拓?fù)湫?，并?zhēng)辯其拓?fù)淞孔酉嘧冞^程。能夠?qū)Ω黝惾斯毒w、超構(gòu)材料的進(jìn)展根本的拓?fù)浞诸?。體管、光隔離器等原理型器件。在光子晶體波導(dǎo)中實(shí)現(xiàn)PT對(duì)稱性的自發(fā)對(duì)稱破缺，以及光的非對(duì)易傳播。在光子晶體波導(dǎo)中引入非線性介質(zhì)實(shí)現(xiàn)全光二極管。探究在通訊波段或可見光波段構(gòu)建手性超材料實(shí)現(xiàn)光的非對(duì)易傳播。課題負(fù)責(zé)人：盧明輝課題經(jīng)費(fèi)比例：23.3%爭(zhēng)辯內(nèi)容：建立描述超構(gòu)材料特異聲學(xué)行為的有效模型，爭(zhēng)辯其中的微觀聲學(xué)模式耦合效應(yīng)和宏觀聲波調(diào)控行為。考察微單元本征聲學(xué)振動(dòng)模式的激發(fā)、聲學(xué)倏逝/非共振耦合效應(yīng)而得到增加傳輸?shù)奈锢頇C(jī)制，探究其中的模式轉(zhuǎn)換過程。材料長(zhǎng)度、聲壓的變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對(duì)高次諧波能流的有效把握。選擇一代聲學(xué)功能器件〔亞波長(zhǎng)聲成像、聲整流器件、熱聲熱機(jī)等〕所需及參數(shù)來(lái)有效增加器件的工作效率，并探究此類器件的實(shí)際應(yīng)用。爭(zhēng)辯目標(biāo)：提出定量表征線性超構(gòu)材料中微構(gòu)造單元的聲學(xué)振動(dòng)模式調(diào)控宏觀聲波行為的有效模型；建立描述倏逝波模式的場(chǎng)增加幅度與超構(gòu)介質(zhì)關(guān)鍵參數(shù)依靠超構(gòu)材料中的特別傳播性質(zhì)的內(nèi)在機(jī)理，說(shuō)明非線性效應(yīng)以及超構(gòu)材料的色散對(duì)高次諧波激發(fā)的影響，為高次諧波成像的應(yīng)用奠定理論根底。特定頻帶〔5-10MHz醫(yī)用超聲頻帶〕內(nèi)獲得全角度負(fù)折射，區(qū)分率有進(jìn)一步突破。爭(zhēng)辯超構(gòu)材料中線性與非線性聲學(xué)性能，建立基于超構(gòu)材料的聲二極管和諧振管和板疊中引起的能量損失。課題經(jīng)費(fèi)比例：23.3%四、年度打算

爭(zhēng)辯內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo)爭(zhēng)辯微納構(gòu)造中的近場(chǎng)耦合導(dǎo)致1.建立適用于等離激元模式的光力的等離激元力，元激發(fā)的量子特性，理論體系對(duì)元激發(fā)量子特性有初步等離激元波的色散和衍射特性以及的生疏并通過耦合調(diào)控構(gòu)造出穎不同構(gòu)造體系中支持的局域與擴(kuò)展的等離激元波形提醒外表等離激元模式和它們之間的相互作用。 近場(chǎng)耦合與擴(kuò)展模式之間的相互作用規(guī)律。第 2.爭(zhēng)辯人工亞波長(zhǎng)微納構(gòu)造中傳播型等離激元與局域型等離激元之間 2.提醒不同組合和不同調(diào)制方式的一 的相互作用爭(zhēng)辯各種空間調(diào)制的表 金屬和介電亞波長(zhǎng)微納構(gòu)造中元激面構(gòu)造以及單個(gè)構(gòu)造單元的構(gòu)型變 發(fā)的產(chǎn)生和演化規(guī)律提醒傳播型等年 化對(duì)外表等離激元的調(diào)控作用。

離激元與局域型等離激元之間的相爭(zhēng)辯基于量子力學(xué)的型的光 以及不同構(gòu)型的構(gòu)造單元來(lái)子聲子能帶計(jì)算算法進(jìn)展光和聲 實(shí)現(xiàn)對(duì)等離激元的相位調(diào)控。構(gòu)材料中電磁波的傳播的相互耦合 3.進(jìn)展與電子系統(tǒng)可類比的量子波作用及其物理機(jī)制。 爭(zhēng)辯內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo)開展對(duì)亞波長(zhǎng)聲人工構(gòu)造中線性 形態(tài)特征能量輻射和光譜與非線性聲波傳播特性的理論爭(zhēng)辯，屬性之間相互關(guān)聯(lián)的模型。聲學(xué)模式耦合效應(yīng)和宏觀聲波調(diào)控 4.初步說(shuō)明超構(gòu)材料對(duì)線性與非線行為。 性聲波進(jìn)展調(diào)控的內(nèi)在機(jī)制和聲波在超構(gòu)材料傳播的規(guī)律。發(fā)表高質(zhì)量學(xué)術(shù)論文30-40篇，5-8爭(zhēng)辯等離激元微腔的模式特性以 1.提醒等離激元微腔特性的調(diào)控規(guī)合的Fano共振特性爭(zhēng)辯 電磁元激發(fā)對(duì)非經(jīng)典光量子第 元激發(fā)對(duì)透射光子的偏振路徑糾纏 特性的影響提醒微構(gòu)造近場(chǎng)耦合對(duì)等量子性質(zhì)爭(zhēng)辯微構(gòu)造對(duì)等離激元 等離激元傳播的調(diào)控機(jī)制以及利用二 波散射衍射等性質(zhì)以及與非線性介 介質(zhì)調(diào)控的原理。質(zhì)結(jié)合的調(diào)控特性。年?duì)庌q“線性”和“非線性”等離

利用二維、三維“線性”和“非爭(zhēng)辯內(nèi)容統(tǒng)中非線性光學(xué)效應(yīng)及非線性增加型亞波長(zhǎng)光電材料和器件。引入時(shí)間反演對(duì)稱性和拓?fù)湫?，?zhēng)辯人工帶隙材料中光波和聲波的性。構(gòu)建超構(gòu)材料的有限元仿真模熱聲熱機(jī)等一代聲學(xué)功能器件模型。工程爭(zhēng)辯進(jìn)展中期總結(jié)。

預(yù)期目標(biāo)型亞波長(zhǎng)光電材料和器件。探究人工帶隙材料中的諸如量子建立基于超構(gòu)材料的原理聲學(xué)理。發(fā)表高質(zhì)量學(xué)術(shù)論文30-40篇，5-8爭(zhēng)辯內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo)爭(zhēng)辯利用金屬半導(dǎo)體微納構(gòu)造中 1.提醒增益關(guān)心的等離激元微腔中的元激發(fā)耦合問題探究電鼓勵(lì)產(chǎn)生 受激輻射