光学-无衍射表面布洛赫波(BSW)的生成课件.pptx

1、无衍射表面布洛赫波（BSW）的生成衍射现象与无衍射光的提出 由于衍射问题的存在，光在传输时由于波包的横向扩展从而导致基片元件之间的耦合损耗。衍射是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象，电磁波、声波甚至物质波中均存在衍射现象；时，J0()是与传播方向z无关的量激光遇到障碍物发生衍射声音在传播过程中的衍射现象Durnin等首次在理论和实验上提出了无衍射光的存在J.Durnin and J.J.Miceli,Jr，J.H.Eberly 13 APRIL 1987，PRL1 February 1996 Vol.35,No.4 APPLIED OPTICSJeffrey A.Davis,E.Car

2、cole,and Don M.Cottrell G.IndebetouwJ.Opt.Soc.Am.A/Vol.6,No.1/January 1989自由空间中无衍射光束的生成金属膜，损耗大，无衍射距离短表面无衍射光束的生成Bloch Surface Waves(BSWs)on one Dimensional Photonic Crystal(1DPC)布洛赫表面波（BSW）-SPP的替代物PMMA,thickness t Bloch Surface Waves Resonance(BSWR)Nanotechnology 25(2014)145202，Douguo Zhang（1）BSWs损耗小

3、，质量因子高，传输长度长；（2）材料多选，可做各种波段的BSW；（3）避免荧光分子在金属表面的淬灭效应。样品结构图及原理图SiO2的折射率n=1.46-i*10(-4);Si3N4的折射率是n=2.6-i*3*10(-3)无衍射BSW形成的原理图周期：460nm单个狭缝长度：30m每个光栅狭缝个数：20两个光栅交叉角大小：170。光栅深度：100nm 多层介质膜的白光后焦面图，可推导出BSW的波矢是1.376，波长是460nm。激发光波长是633nm，从上方垂直入射，激发光经过偏振片和半玻片可以改变激发光偏振不改变激发光光强，再150mm透镜将激发光聚焦，聚焦后的激光束腰半径为15m。NA:1

4、.49,100XXmax=0/sin()=172 m 在我们的实验里，015m，=（-170。）/2=5。,因此在不考虑损耗的情况下，无衍射BSW可达到最大的长度为：LRM实验装置图 用LRM 测得的无衍射BSW 用FDTD模拟得到的无衍射BSW强度轮廓图，主瓣半高宽：2.07m强度轮廓图，主瓣半高宽：2.07LRM测量的激发单个光栅的前焦面（FFP）图液相环境中无衍射BSW的生成改变激发光偏振方向，BSW被TE偏振方向的激发光激发2*2m18m52m无衍射BSW自修复SEM图实验及FDTD计算得到的无衍射BSW的自修复 强度轮廓图，表明BSW经过三个障碍物仍能保持非常好的无衍射效果液相环境中

5、无衍射BSW自修复nSiO2=1.46-i*10(-4)nSi3N4=2.1-i*10(-4)BSW,46.52。空气中样品结构示意图1DPC对应的ATR48.3。光栅周期：570nm单个狭缝长度：30m周期个数：15光栅交叉角：170。光栅深度：100nm空气中样品结构图LRM测得空气中无衍射BSW的FFPLRM测得空气中无衍射BSW自修复LRM测得空气中无衍射BSW的BFPSEM图空气中无衍射BSW生成及其自修复效应总结（1）我们在理论和实验上都首次实现了介质/水、介质/空气中的无衍射BSW；（2）多层介质膜的损耗比金属的小，尤其是在可见光波段，是以无衍射BSW比无衍射SPP有着更长的距离；（3）无衍射BSW在近场操作粒子、有障碍物的芯片设备之间的信号传输以及液体环境的生物科学等领域中有着重要的应用。