基于二氧化钒的动态可调谐的红外线超宽带吸收器

设计了一种基于二氧化钒的动态可调谐的红外线超宽带吸收器。数值模拟表明：对于横磁(TM)波,当入射角由0°增加到60°时,在17～55μm波长范围内,吸收器的吸收率可以保持在90%左右;对于横电(TE)波,当入射角由0°增加到55°时,在10～55μm波长范围内,依然可以实现90%左右的高效吸收;当TM波或TE波垂直入射时,在16～60μm波段,吸收率大于90%,吸收带宽可以达到54μm。当二氧化钒的电导率从20 S/m逐渐变化到2×10⁵ S/m时,超宽带吸收器可转换为多峰吸收器。与之前报道过的基于二氧化钒的吸收器相比,所设计的吸收器的带宽和可调性得到了显著改善。该吸收器有望在偏振探测器、热辐射器、红外传感器等领域中得到应用。     

基于VO2、NaF和TiO2材料的红外线超宽带吸收器

设计了一种基于VO₂、NaF和TiO₂材料的红外线超宽带可调吸收器,并采用有限元方法对其吸收特性进行了分析。结果表明：当入射波垂直入射时,吸收率对偏振角不敏感。在21～25μm及35～43μm波长范围内,吸收率可以达到99.8%。在12～51μm范围内,吸收率可以达到90%。在0～55°入射角范围内,横磁(TM)波在12～52μm波长范围内,横电(TE)波在20～45μm波长范围内,吸收率均可达到80%以上。获得宽带吸收的主要原因是表面等离子体共振效应。通过改变VO₂的电导率,可以调节吸收器的吸收率,实现吸收率的可调性。所设计的红外线超宽带吸收器具有优良的吸收性能,在传感、探测及能量收集和转化等方面具有潜在的应用价值。     

一种四通道吸收器优化设计研究

本文基于阻抗匹配原理和表面等离子体共振理论,设计了一种石墨烯-MIM结构-金属铝(Al)底板三层结构超材料吸收器.采用时域有限差分法FDTD研究和分析了吸收器的共振吸收光谱,电磁场能量分布,并优化了设计结构.研究结果表明,该吸收器具有近红外波段四个超窄带吸收峰;最大吸收率可达0.943,3 dB带宽均为3.55 μm左...     

数值研究一种基于腔共振和电共振的近红外双频段超材料吸收器

设计, 数值模拟和讨论了一种具有两个宽带和扁平的吸收带的超材料吸收器, 其中一个是腔共振吸收带, 另一个是电共振吸收带.电共振的吸收带由于空腔尺寸(d)或者介质层厚度(H)的增加而蓝移, 而腔共振吸收带则表现出红移的现象.同时, 电共振和腔共振吸收带可以通过优化吸收器的结构设计耦合为一个吸收带.最后, 数值模拟研究了入射角度的改变对电共振和腔共振吸收带的影响.利用不同波段的共振模式形成不同吸收带的方式提供了将双吸收带调制为单吸收带的可能性.     

基于钒的表面等离子体宽带广角红外光吸收器

探讨了基于金属钒亚微米结构的表面等离子体宽带广角红外光吸收器,它由置于表面涂覆介质层的金属钒衬底上方周期性排列的无限长钒条构成。使用有限元方法计算了其吸收谱,当P极化平面电磁波以小角度(小于20°)入射时,吸收率达到98%以上,波长为1.08～1.60μm;当P极化平面波以大角度(小于50°)入射时,吸收率达到98%以上,波长为1.08～1.44μm;当P极化平面波以10°入射时,谐振峰(λ=1.54μm)的吸收率达到99.9%。此外,由于金属钒的熔点很高,基于金属钒的吸收器可用于强光高功率的场合。     

基于Au/VO2纳米结构的可调控红外吸收器设计

设计了一种Au/VO_2周期性方形孔洞阵列结构的红外吸收器,利用时域有限差分法研究了吸收器的结构参数对吸收光谱的影响,优选出VO_2和Au膜层厚度分别为140 nm和80 nm,孔洞边长和阵列周期分别为1.1μm和1.2μm时,吸收可调控特性最为明显,在2.3μm处其高低温的吸收率差值可达80.3%.理论模拟计算了光以不同偏振、入射角入射时的吸收,结果表明,正入射时吸收器是偏振无关的;斜入射时吸收器具有广角吸收的特点,与TM偏振相比TE偏振下吸收器具有更强的角度依赖性.低温时吸收器中的电磁场呈高度局域化分布,表现为强的吸收;而高温时吸收器中的电磁场分布在吸收器表面,吸收被抑制.所设计的吸收器吸收效率高,吸收强度可以调控,可应用于新型可调控智能光电器件.     

基于金属表面等离子体的光学器件

基于金属表面等离子体的光学器件受到了越来越多的关注.简述了金属表面等离子体的特性,介绍了几种基于金属表面等离子体的光学器件,并讨论了此类器件的发展和应用前景.     

基于哑铃型光栅宽带吸收器的优化设计

本文基于哑铃型光栅设计了基底/金膜/二氧化硅 /石墨烯/光栅五层结构近红外宽带吸收器。采用时 域有限差分法(FDTD)数值模拟了不同结构参数下吸收光谱带宽的变化规律,优化了结构设 计。结果证明,吸收器在近红外波段呈现完美吸收特性,且当二氧化硅层厚度为200 nm、哑铃型光栅函数取 0.2x²⁺0.07,厚 度为300 nm,周期在0.89 μm范围内,吸收谱带宽最大可达300 nm;同时在缓冲层 与光栅之间引入单层石墨烯可以明显增大吸收率。本结构吸收器在医药安全、宽带通信和隐 身技术等领域具有许多潜在的应用价值。     

基于复合凹槽的光栅型红外线吸收器

设计了一种基于LiF和NaF材料的复合凹槽的光栅型红外吸收器.采用频域有限差分法(FDFD)分析了这种吸收器的吸收机理,以及结构参数、入射波的波长和入射角度对其吸收特性的影响.结果表明,对于入射的不同波长的红外线,这种吸收器会形成不同的光学谐振腔,能够在较宽的波长范围内对红外线形成强烈的吸收.在采用优化参数的条件下,在18~70μm的波长范围和0~80°的入射角范围内,这种吸收器具有良好的吸收效果.文章的研究工作给光栅型红外线吸收器的设计、制作和应用提供了理论基础.     

基于磷化铟、砷化铟和锑化铟的光栅型超宽带远红外线吸收器

设计了一种由磷化铟（InP）、砷化铟（InAs）和锑化铟（InSb）3种半导体材料复合而成的槽深线性渐变的光栅型超宽带远红外线吸收器。其吸收机理是表面等离子共振效应和电介质腔共振效应。利用频域有限差分法（Finite-Difference Frequency-Domain,FDFD）计算的结果表明,凹槽个数的改变对吸收率的影响相对较大,而凹槽深度、凹槽宽度、涂层厚度和光栅周期的变化对吸收率的影响相对较小。在采用优化的结构参数条件下,以及入射角为0~80°和入射波长为28~75 m的范围内,此吸收器的平均吸收率可达到92%以上。本文所设计的吸收器有望在远红外探测等方面得到应用。     

基于阿基米德螺旋结构的三频超材料吸收器

超材料吸收器在热辐射探测、热成像以及生化物质检测等方面具有巨大的、潜在的应用价值。针对此应用需求,提出了一种以非频变结构——四臂阿基米德螺旋为谐振单元的超材料吸收器结构。基于非频变结构自身的相似性,该型吸收器在4.35 GHz、6.28 GHz和8.76 GHz处存在3个吸收率分别为97.3%、97.3%和97.2%的吸收峰,且由于自身结构具有旋转对称性,其还表现出对入射波极化不敏感、吸收效率受入射角度影响小的优异性能。分别采用等效介质理论对所提出的吸收器结构进行分析,并结合测试验证了这2种理论和实验数据均具有很好的一致性。     

具有窄带透明窗口的金属纳米颗粒流体吸收器北大核心

为了解决金纳米颗粒在构建金属流体时存在的紫外-蓝光波段吸收较弱的问题,提出可采用由种子生长法制备的金核银壳纳米棒,该结构可将金纳米棒的局域表面等离激元共振（LSPR）移向紫外-蓝光波段,在有效增强这一波段光吸收的同时,不会影响透明窗口的透射率。实验结果表明,这种由不同尺寸的金纳米棒和金核银壳纳米棒所构成的胶体溶液,能够使紫外-蓝光波段透射率降低到1%以下,在30-1 100 nm光谱范围内实现了较好的宽带吸收,同时在中心波长730 nm附近获得了一个透明窗口,其带宽约为150 nm,透射率大于40%。这种由贵金属纳米颗粒胶体溶液所构成的具有窄带透明窗口的流体吸收器的制备方法相对简单,有望用于太阳电池、传感等领域。     

基于多层结构的偏振不敏感超材料太赫兹宽带吸收器

为了解决宽带吸收器结构设计复杂的问题,提出了 一种结构简单、偏振不敏感、吸收性能优良的超材料太赫兹宽带吸收器.该吸收器采用对称结构设计,以金属层-介质层-金属层的三层架构为基础.其中,介质层中嵌入了两个不同尺寸的圆形金属片,从而形成多层结构.采用频域有限元法(Frequency Domain Finite Elemen...     

基于圆顶锥壳阵列的超宽带太阳能吸收器研究

提出了一种顶锥壳阵列超宽带全向超材料吸收器,研究了圆顶锥壳的几何参数、顶部的几何形状以及不同密排方式对宽带吸收的影响.研究了包覆金属薄膜的圆顶锥壳阵列在太阳辐射能谱区的超宽带吸收特性,结果显示在250～2 500 nm范围内的平均吸收率达到95.39％.在0°～65°的大角度入射下,对于TE和TM偏振的平均吸收率分别为92.7％和94.59％,表明所提出的结构具有偏振无关和入射角不敏感性.空气质量1.5加权平均吸收率为95.24％,证明能够有效地吸收地球上的太阳辐射.通过结合胶体球光刻技术和表面镀膜成功制备了所提出的吸收器,初步测试结果表明,其吸收性能存在提升空间.     

基于纳米压印的超材料近红外吸收器的制备研究

超材料吸收器的高吸收率源于表面金属颗粒与介质层之间产生的局域等离激元共振以及由金属颗粒--介质层--金属反射层构成的微腔所导致的共振吸收。其吸收特性与金属颗粒的尺寸、形貌和介质层的材料和厚度密切相关。设计优化了一个在近红外波段1.2 μm处具有近完美吸收的超材料吸收器。以该设计为蓝图,利用纳米压印技术制备了一系列具有不同介质层厚度的器件,并利用红外反射谱定量研究了这些器件的吸收特性。实验结果证实,用纳米压印技术制备的超材料器件具有工艺可靠性好、加工精度高等优点。实验测得的吸收率变化趋势与理论预期相符,吸收率较高。     

基于二氧化钒的可调宽带太赫兹完美吸收器设计

本文设计了一种可动态调节的宽频太赫兹完美吸收器,该吸收器由十字形的二氧化钒层、金属接地平面和夹在中间的二氧化硅层组成.仿真结果表明,90％以上的吸收带宽为1.06 THz,范围为0.71～1.77 THz.吸收率随二氧化钒电导率的变化而变化,可在4％～99.5％之间动态调节.为了得到吸收器工作的物理机理,引入了阻抗匹配...