采用x扫描技术表征单个等离子体纳米结构的非线性吸收与散射

摘要： 非线性纳米等离子体学是一个尚未充分探索的研究领域，为纳米激光器、纳米天线和纳米调制器等众多激动人心的应用铺平了道路。在该领域中，表征单个纳米结构光学吸收与散射的非线性特性极具价值。目前量化光学非线性的常用方法是z扫描技术——通过移动薄样品配合激光束来获取介电常数的实部和虚部。但z扫描通常适用于薄膜材料，因此只能获得纳米结构集合体的非线性响应，而非单个结构。本研究提出基于共聚焦激光扫描显微镜（配备前向与后向探测器）的x扫描技术。这种双通道检测能同步量化单个纳米结构的散射、吸收及总衰减非线性行为。低激发强度下，散射与吸收响应均呈线性，证实了检测系统的线性特征；高激发强度时发现非线性响应可直接从x扫描图像的点扩散函数推导得出。该研究首次同步揭示了散射与吸收均存在异常巨大的非线性效应，不仅为表征单个纳米结构非线性提供了新方法，更报道了令人惊讶的巨大等离子体非线性现象。