Foundational and Applied Surface Plasmon Photonics

基础和应用表面等离子体光子学

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2021-03314
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This research program is devoted to the study of surface plasmon photonics (plasmonics) and metasurfaces. These fields are presently of very high interest due to advances in nano-fabrication techniques, the existence of many unresolved problems, and the interesting and sometimes unique peculiarities that are found in plasmonics and metasurfaces which create opportunities for new applications. These fields are multidisciplinary, attracting electrical engineers, materials engineers, physicists and (bio)chemists. The objectives of this proposal are to research and demonstrate fundamental and far-reaching ideas that will underpin future work and industrial collaborations. In particular we will investigate: (a) parity-time (PT) symmetric and exceptional-point (EP) devices, (b) nanoscale optoelectronics and high-harmonic generation (HHG), and (c) multimodal and in-vivo biosensors. Emphasis is placed on concepts where surface plasmons and metasurfaces play a central role. The scientific approaches comprise a mix of theory, device nanofabrication and experimentation appropriate to meeting our objectives, and essential if real advances toward our objectives are to be made. The work will be partitioned into packages suitable for doctoral theses, providing opportunities for students to participate in exciting, cutting-edge research having evident industrial applications. Several collaborators will be involved in the program, nationally and internationally (Germany, Korea, Malaysia). The theoretical and modelling work will be carried out using in-house and commercial modelling tools on PCs, servers and high-performance computers accessed via Compute Canada. The experimentation will be carried out in world-class facilities housed in the Advanced Research Complex at uOttawa, including new cleanrooms housing a state-of-the-art nanofabrication facility. Conducting the work described in this proposal will result in ground-breaking advances, timely and of strong interest to the broad photonics, telecom and sensor communities. (a) PT Symmetry: After initial demonstrations of basic PT-symmetric functions, the race to applications is on, attracting many powerful research groups around the globe. PT symmetric and exceptional point devices enable unprecedented optical functions that could define next generation optical networks, such as unidirectional amplifiers, unidirectional lasers, and vortex lasers that generate light carrying orbital angular momentum. (b) Optoelectronics at the nanoscale are of critical importance to high-speed short-reach communications and data-centre traffic in an increasingly connected world. High harmonics hold the promise of benchtop sources of coherent high energy photons. (c) Biosensors for real-time disease detection can have a major impact on patient diagnosis and disease management, not only in clinical labs, but also at the point of care. Rapid testing at the point-of-care is especially important during a pandemic.
该研究计划致力于研究表面等离子体光子学(等离子体)和元信息。由于纳米制作技术的进步,许多未解决的问题的存在以及在等离子间和元信息中发现的有趣,有时是独特的特点,这些领域目前引起了极大的兴趣。这些领域是多学科的,吸引了电气工程师,材料工程师,物理学家和(生物)化学家。该提案的目标是研究和展示基本和深远的思想,这些思想将支持未来的工作和工业合作。特别是我们将研究:(a)平均时间(PT)对称和异常点(EP)设备,(b)纳米级光电子和高谐波生成(HHG),以及(c)多模态和体内生物传感器。重点放在表面等离子体和跨膜起着核心作用的概念上。科学方法包括理论,设备纳米制作和实验的混合,适合实现我们的目标,如果要实现我们目标的真正进步,则必须实现我们的目标。这项工作将分为适合博士论文的包装,为学生提供了参与具有明显工业应用的令人兴奋的尖端研究的机会。几位合作者将在国内和国际上参与该计划(德国,韩国,马来西亚)。理论和建模工作将使用内部和商业建模工具在PC,服务器和高性能计算机上通过Compute Canada访问。该实验将在乌塔瓦高级研究综合大楼的世界一流设施中进行,其中包括新的洁净室,设有最先进的纳米制造设施。进行本提案中描述的工作将导致宽阔的光子,电信和传感器社区的及时和浓厚的兴趣。 (a)PT对称性:在基本PT对称函数的初步演示之后,应用程序的竞赛正在开始,吸引了全球许多强大的研究小组。 PT对称和非凡的点设备可以实现前所未有的光学功能,可以定义下一代光网络,例如单向放大器,单向激光器和涡流激光器,从而产生携带轨道角动量的光。 (b)纳米级的光电子学对于日益连接的世界中的高速短期通信和数据中心流量至关重要。高谐波具有相干高能光子的台式源的承诺。 (c)实时疾病检测的生物传感器不仅在临床实验室,而且在护理点上都会对患者诊断和疾病管理产生重大影响。在大流行期间,在护理点的快速测试尤为重要。

项目成果

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Foundational and Applied Surface Plasmon Photonics
基础和应用表面等离子体光子学
  • 批准号:
    RGPIN-2021-03314
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 4.66万
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    2018
  • 资助金额:
    $ 4.66万
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Surface plasmon photonics: from fundamentals to applications
表面等离子体光子学:从基础到应用
  • 批准号:
    RGPIN-2016-04197
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 4.66万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
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