表面等离子激元波(SPW)表面法向迅衰特性的研究

介绍一种简便的实验方法,首次利用SPW激励时二次谐波(SHG)的增强效应,验证了SPW的法向迅衰特性。实验结果与理论分析完全一致。实验工作就是在Kretschmann ATR 结构中测量吸附有花生酸单分子层样品的反射SHG信号,对比吸附有一层和二层单分子层样     

光诱导金纳米颗粒光栅及表面等离子激元的激发

光化学还原方法可以合成金属纳米颗粒并同时实现纳米颗粒形貌和尺寸的控制,是贵金属纳米颗粒合成领域的研究热点之一。提出了一种制备大面积表面金属光栅的方法,利用光化学还原方法合成了金纳米颗粒,并通过双光束干涉的方法在玻璃基底上沉积生成金纳米颗粒光栅,制备出具有一定耦合效率的表面等离子激元(SPP)耦合光栅。金纳米颗粒光栅结构的周期和表面起伏可以通过诱导光参数的改变得以调节。经400℃下半个小时的退火处理后,光栅结构变得更加光滑,其表面等离子激元激发角更接近理论值。     

在表面等离子激元的激发作用下光电阴极电子发射产额的选择性增强

一种由薄银层复盖以Cs—O_2而构成的新型光阴极,在这种光阴极中,由于入射辐射的激发而产生表面等离子激元(Plasmons)。在这种等离子激元的作用下,电子发射的量子产额将产生选择性增强,使得这种光阴极在近红外区的灵敏度和量子产额要比Ag—O—Cs光阴极大20到50倍。     

基于表面等离子激元的自由空间广角接收机研究

Wide field-of-view （FOV） free-space receivers are promising for optical wireless communications, which can reduce the requirements on aiming and tracking. However, the FOV is limited by some tradeoffs of the receiver＇s components employing conventional optical devices. In this paper, we proposed a wide FOV optical receiver based on the extraordinary optical transmission mechanism of surface plasmons on a dielectricmetal interface. The proposed receiver has a flat response over a relative wide range of incidence angles. Moreover, the received optical energy density has been enhanced greatly compared to the incidence. Related mechanisms as well as the optimization method are investigated. Potential applications are also discussed.     

银膜表面周期性条纹导致的沟槽等离激元增强效应

沟槽等离激元是一种电磁振荡,它束缚于刻在金属表面截面为单个波长尺度的沟槽里,并沿着沟槽传播.沟槽等离激元由于其低传播损耗及可控的传播方向,在集成光路上有潜在的应用,因而受到人们的关注.本文作者在银膜表面刻沟槽,并在沟槽两侧加上周期性结构,并研究了这种周期性结构对沟槽等离激元的耦合和传播的影响.通过扫描近场光学显微镜观察,发现相对于没有周期性结构的沟槽,有周期性结构的情况下,传播于沟槽中的沟槽等离激元强度增强.同时还利用有限时域差分方法计算模拟了相应的过程.模拟结果与实验相符,证明了确实是由于周期性结构导致了沟槽等离激元的增强效应.     

三元混晶膜的表面激子极化激元

运用麦克斯韦方程组和波恩-黄昆(Born-Huang)近似,对几种典型膜材料的三元混晶(TMC)膜中的表面激子极化激元进行了研究和数值计算。结果表明:TMC膜中存在两支激子极化激元表面模,与二元材料定性类似,但定量明显不同;TMC膜两支表面模频率和分裂能均随组分非线性变化;非线性程度与混晶膜厚(或频率)有关,在某些膜厚(或频率)下,可呈现非单调性。     

长程表面等离子激元的噪声特性及仿真研究

为了对LRSPPs 自发辐射的低噪声放大特性进行深入研究,采用建立长程表面等离子激元(LRSPPs)波导结构和自辐射低噪声放大理论模型的方法,对结构的电磁场分布特性进行了计算仿真,使得设计结构符合LRSPPs 传播特性。放大噪声的仿真结果表明:短程表面等离子激元(SRSPPs)大部分自发辐射倏逝到金属区;每单元带宽的有效输入噪声功率达到了7.4710-4 fW/Hz,为常见的相位不敏感放大信号的理论值3 倍,表现为THz 信号;IR140 激发分子的衰变是无辐射的过程,100 nm 处自辐射衰减率为SRSPPs 和LRSPPs 的拐点,之后的辐射过程主要是受自发辐射LRSPPs 影响决定。上述研究成果不仅可以明确LRSPPs 特性,同时对于其他支持等离子模式的结构也有明显的参考价值。     

基于表面等离子激元谐振环的滤波特性分析

表面等离子体激元是局限在金属表面的一种由自由电子和光子相互作用形成的激发态,其场分布在相邻的金属和介质中均成指数形式的衰减,在金属中的分布深度比入射光波长要小2个数量级。这就为实现在亚波长尺度的金属结构中形成光场的局域化和导波提供了可能,并作为突破衍射极限的限制以及将光场通路和器件的小型化重要考量因子。文中重点研究了基于表面等离子激元光学谐振环的滤波特性,得出了通过调节控制谐振环的直径可以吸收不同频率的波长,从而实现滤波的目的。     

腔体模式下表面等离子激元共振的仿真研究

为了分析腔体模式下表面等离子激元共振情况,介绍了电介质球腔体本征模式的多重散射解析方法和有限元数值计算方法(comsol软件),运用有限元法建立简单模型进行数值仿真,简要分析腔体模式与金属表面等离子激元的耦合,重点分析了小球半径与表面等离子波长的关系,提出了改变小球半径来影响表面等离子波长的构想,并提出了近似的公式。     

表面等离子激元净放大的结构设计与理论分析

连续波发生器的SPASER(Surface Plasmon Amplification by Stimulated Emission of Radiation)相当于净放大等于零,不能作为放大器使用,文中采用改进的MIM波导结构实现SPASER作为放大器可能性。利用汉密尔顿函数的理论模型得到了放大器激射条件,数值计算表明:采用改进的MIM波导结构实现解决SPASER的内反馈问题和消除SP的净增益问题是可行的;改进结构在不到100 fs的时间里实现了SP激子数的稳定水平;改进SPASER放大器响应时间为100 fs,带宽为1.5~2 THz,SP的放大增益在30~60 dB范围。上述研究成果将为大规模集成光子学芯片设计提供了理论和技术基础。     

三元混晶膜的表面声子极化激元

采用改进的无规元素孤立位移模型和波恩-黄近似,运用电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究极性三元混晶膜中的表面声子极化激元.以AlxGa1-xAs,ZnxCd1-xS 和GaxIn1-xN 膜为例,获得了其中表面声子极化激元的频率作为波矢和膜厚之函数的数值结果并进行了讨论.结果表明:在三元混晶膜中有四支表面声子极化激元,不同材料的色散曲线分别显示了混晶电磁声子模的"双模"和"单模"特征.     

三元混晶膜的表面声子极化激元

采用改进的无规元素孤立位移模型和波恩-黄近似,运用电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究极性三元混晶膜中的表面声子极化激元,以AlxGa1-xAs,ZnxCd1-xS和GaxIn1-xN膜为例,获得了其中表面声子极化激元的频率作为波矢和膜厚之函数的数值结果并进行了讨论。结果表明：在三元混晶膜中有四支表面声子极化激元,不同材料的色散曲线分别显示了混晶电磁声子模的“双模”和“单模”特征。     

银电极表面增强光学倍频及和频效应的实时观测

观察了银电极表面及其吸附物在ORC(氧化还原循环)过程中的光学倍频及和频信号。给出了信频及和频信号强度与电化学反应电位的相关性曲线。就我们所知,这是第一个粗糙银电极表面光学和频效应的实验报导。     

基于人工表面等离子激元传输线的宽带圆极化频率扫描天线

提出了一种由椭圆形人工表面等离子激元(SSPPs)馈电的新型宽带圆极化频率扫描天线.天线以椭圆结构单元SSPPs传输线为基础,沿传输线两侧周期性地加载开口环贴片,利用表面波的慢波特性实现天线的频率扫描,并且通过加载贴片偏移四分之一波导波长产生90°相移,实现圆极化辐射.仿真和实测结果均表明,所提出的天线在4.5～8.0...     

基于表面等离子激元的新型可调谐微共振环滤波器分析

衍射极限的存在制约了大部分光器件的大小,从而大大影响了光器件的集成（如共振环滤波器）。为了打破衍射极限的制约,减小光器件的体积以满足高度集成化的要求,文中给出了基于表面等离子激元的微共振环滤波器的设计方法,并通过有限时域差分方法对其进行了仿真,得到了出射端光强仿真图。     

基于表面等离激元热载流子效应的光解水研究进展

近年来,二氧化钛、氧化锌等半导体材料被广泛应用于光解水研究中.金属纳米结构激发的表面等离激元(SPP)热载流子效应能够有效地俘获入射光,进一步增强光能与化学能之间的转换效率,是提高半导体光解水性能的一种可行方法.合理地将金属纳米结构与半导体材料相结合,可以制备出高性能的光解水器件.首先介绍了半导体光解水以及SPP热载流子效应的基本原理,并以此为基础介绍了SPP增强型半导体光解水反应的物理机理.随后,依据半导体的形貌不同,总结了SPP热载流子效应用于不同纳米结构的研究进展.最后,对基于SPP热载流子效应的半导体光解水研究的发展趋势与挑战进行了展望.     

基于不等频二步激发Ca蒸气产生的受激和串级受激辐射

由氮分子激光器同步泵浦的两台染料激光器二步激发Ca蒸气,产生位于红外和可见光波段的受激和串级受激辐射.文中对产生受激辐射的机制,包括单重态之间的碰撞能量转移等过程,作了分析和讨论.     

基于局部表面等离子体激元的共振增强超材料吸收器的吸收性质

提出了一种在150～165 THz区域内的具有单峰吸收特性的高性能超材料吸收器。设计的吸波器包含两个阵列:双金属颗粒阵列和双空气孔阵列。金属层的阻尼常数在模拟中被优化。发现在模拟中使用2. 3倍的阻尼常数时,可以获得最大吸收率96%。吸收峰由局域表面等离子体(LSP)模式共振激发。为了揭示共振电磁机理,进行了两组模拟,研究结构参数变化对共振吸收峰的影响。发现随着垂直距离V的增加,吸收峰被增强,当V=160 nm时,获得新的吸收带。在第二次模拟中,对于水平距离H的增加,吸收峰也增强,并且当H=190 nm时获得另一个新的吸收带。电场强度分布结果表明LSP模式的激发和LSP模式之间的耦合效应导致吸收峰增强现象。