几何横向比例对金属孔阵列强透射特性的影响

设计了三种不同的几何横向比例(孔直径与晶格间距的比值)来研究其对金/二氧化硅/硅圆孔阵列组成的光子晶体强透射特性的影响。采用平面波展开法模拟了在三个不同的几何横向比例(0.4;0.5;0.6)条件下硅光子晶体的光子带隙。理论模拟结果发现比例为0.5、由正三角形晶格组成的硅光子晶体能够得到一个较好的具有两个宽带隙且大的中间频率的光子带隙。采用微机电(MEMS)技术制作了比例分别为0.4、0.5和0.6的正三角形晶格圆孔阵列组成的金/二氧化硅/硅光子晶体,利用傅里叶变换红外光谱仪测量其反射光谱。实验结果表明,比例为0.5时,该结构能够获得较强的光透射增强效果和较窄的透射峰。     

H型金属孔阵列结构强透射折射率传感特性研究

提出了一种H型金属孔阵列结构,利用该结构形成的法布里-珀罗腔加强表面等离激元耦合作用,以期获得较好的强透射现象。采用有限时域差分法(FDTD)对该结构进行数值仿真,并详细研究了H型金属孔阵列中水平方向矩形孔和竖直方向的两相同对称矩形孔的长和宽等参数对强透射特性的影响;同时研究了基于该现象的折射率传感特性。结果表明:当水平方向矩形孔的长和宽分别为300和120nm、竖直方向的两相同对称矩形孔的长和宽分别为60和10nm时,强透射现象较好,并在此基础上获得了389RIU/nm的折射率灵敏度。这些研究结果有望为高性能微纳等离子体传感器的设计提供理论参考。     

内嵌镜像对称矩形腔楔形金属狭缝阵列的宽带增强透射

采用时域有限差分法研究了内嵌镜像对称矩形腔长度、宽度及其位置对楔形金属狭缝阵列结构透射特性的影响.研究发现,采用此结构形成的光子晶体结构所产生的能带可以调控禁带,不仅在短波长范围存在明显的传输禁带,而且在长波长范围具有较好的增强透射,表明这种内嵌镜像对称矩形腔进一步破坏了类法布里-珀罗腔共振条件,更有利于短波长范围表面等离激元能量局域在腔内,同时提高长波长范围的透射率.矩形腔位置是影响传输禁带和透射特性的主要因素,其越接近中心位置,禁带越宽,透射率越高;矩形腔厚度主要影响禁带宽度,厚度为140 nm时,禁带宽度可达236 nm;矩形腔长度主要影响透射特性,长度为260 nm时,透射率可达95％.     

二维金属亚波长孔阵列的强透射特性研究进展

光通过二维金属亚波长孔(孔的直径不超过入射光波长的一半)阵列(TDMSHA)时,由于入射光与金属表面自由电子的电荷密度波发生共振耦合作用,会在特定的波长内表现出窄带透射增强。TDMSHA对光具有的透射增强与滤波特性在纳米光学、光电子、化学传感和生物物理上都有着十分重要的潜在应用。文中回顾了该特性的研究历史,详细地阐述了其发生的物理机理,对近十年来该特性在机理、材料、结构等方面的研究进展作了总结,对其前沿研究热点和应用前景分别进行了分析与展望。     

亚波长金属柱阵列光透射增强的带通特性研究

为了研究玻璃衬底上的亚波长紧凑金属柱阵列薄膜的光透射增强特性,采用3维时域有限差分法进行了模拟,得知该膜的增强光透射谱呈现单主峰带结构,透射谱的峰值位置和带宽也因金属柱阵列周期和金属柱高度的不同而不同,并对金和银两种金属的模型进行了优化计算和分析。结果表明,银柱阵列的峰值归一化透过率最大可达到4.55,通过改变阵列周期可使峰值波长在800nm~1600nm之间变化,其透射带的半峰全宽也由220nm增加到380nm。此研究结果为光带通滤波微器件的设计提供了一种新的方案。     

二维光子晶体带隙结构的透射特性

应用时域有限差分法(FDTD)研究了二维光子晶体的透射特性。计算了二维完善的周期性介质柱排列和带有缺陷的排列的带隙结构，得到了透射系数对入射光频率的依赖关系曲线。     

金属纳米孔阵列透射增强的数值研究

纳米孔阵列的透射增强现象在许多领域都具有重要的应用和前景。采用时域有限差分(FDTD)方法对金属薄膜纳米孔阵列的透射增强特性进行了模拟研究。针对圆孔半径、薄膜厚度、阵列周期以及不同材料等因素进行了分析,讨论了不同参数条件下透射增强谱线的变化规律。研究表明大的圆孔半径和薄的薄膜厚度有利于提高透射性能,另外孔阵列周期较大时不利于增强透射。探讨了不同小孔形状对透射增强的影响,并采用矩形孔阵列进行了对比。最后通过改变薄膜材料计算了相应的透射性能。     

阵列周期对金属/电介质光子晶体滤波特性的影响

本文从理论和实验上研究了在圆孔半径与阵列周期的比维持不变（1 / 4）的条件下,每隔1微米改变阵列周期大小（范围从6至8微米）对金/二氧化硅薄膜正六边形亚波长孔阵列的金属/电介质光子晶体（MDPhC）滤波特性的影响。结果表明,其反射光谱与阵列周期有关。当阵列周期增加,反射光谱中出现有规律地红移。采用时域有限差分（FDTD）法数值模拟的结果与实验结果相吻合。通过分析反射率最小值的位置和阵列周期之间的关系,发现在圆孔半径与阵列周期的比维持1 / 4的条件下,MDPhC滤波特性与阵列周期几乎有一个线性关系。这一发现为调控MDPhC的滤波特性提供了一种有效的方法,其在光滤波器,等离子体热发射器等具有潜在的应用。     

一维金属光栅的透射光增强效应的物理机制

通过时域有限差分法模拟金属光栅狭缝中的光场分布随时间的演化及狭缝阵列参数对透射光谱的影响．进一步证明．一维金属光栅的透射光增强效应起源于狭缝中光场的类Fabry-Perot(F-P)共振。光栅参数变化产生的透射光谱的漂移是由于其对这种类F--P腔长度的调制。     

带有矩形孔阵列的Au-介质-Au多层膜的透射特性

周期性亚波长孔阵列的异常透射性质在亚波长光电器件设计中具有重要意义。两层或更多膜层上周期孔阵列结构,由于层之间电磁场的相互作用可以导致新的光学性质。利用时域有限差分方法理论研究了带有矩形孔阵列的Au-介质-Au多层膜的透射特性。结果表明:该结构在近红外波段的透射谱存在多个透射峰,并且透射峰的数量、位置和强度可以通过改变结构的几何参数和介质膜的材料进行调控。详细分析了介质膜的厚度和折射率、孔阵列的周期、矩形孔的边长等因素对多层膜矩形孔阵列透射谱的影响,为利用多个表面等离子共振设计多波长控制器件提供了一定的参考。     

纳米天线增强光波透过金属薄膜上亚波长小孔的模拟研究

亚波长金属结构的光学性质已成为光学研究的热点之一。应用三维时域有限差分(3D-FDTD)法模拟研究了利用三维金属纳米天线实现的金属薄膜上亚波长狭缝的光波强透射。分别在金属膜前后放置金属天线,计算光波透过金属薄膜上亚波长狭缝的透射率。通过改变小孔和天线的相对位置,发现当天线和小孔共振模的阶数同为二阶和三阶时,相位匹配,能相互耦合,形成两个强透射峰。当天线放置在狭缝前方和后方,天线共振可以将能量耦合进入和耦合出小孔,都能实现强透射。     

Anisotropy Characteristics of Magnetostatic Surface Wave Propagating in YIG/Dielectric/Metal Layered Structure

The anisotropy of magnetostatic surface wave (MSSW) propagating in finite width YIG/dielectric/metal layered structure is analyzed. This problem is solved by finding the rigorous solution of each layer from Maxwell equation and the appropriate transmission Green's function matrix (G). From the relationship of Green's function matrixes of dielectric layer and ferrite layer, the dispersion equation is obtained.The MSSW filter is designed to verify the dispersion characteristics. The experiment results are in good agreement with the calculating data from the model.     

The effect of array periodicity on the filtering characteristics of metal/dielectric photonic crystals

We present a both theoretical and experimental investigation into the effect of array periodicity on the filtering characteristics of metal/dielectric photonic crystals(MDPhCs) with hexagonal arrays of subwavelength holes in gold/silicon dioxide films,varying the array periodicity from 6 to 8μm every 1μm while the ratio of hole radius to array periodicity is kept constant(1/4).The results indicate that the reflectance spectrum is highly dependent on the array periodicity.When the array periodicity increases,the reflectance spectrum exhibits a large redshift regularly.The finite difference time domain(FDTD) simulations agree well with the experimental results. By analyzing the relationship between the position of the reflectance minimum and the array periodicity,we find that the filtering characteristics of MDPhCs have an almost linear relationship with the array periodicity under the conditions of keeping the same ratio of hole radius to array periodicity(1/4).This finding provides an effective way to control the filtering characteristics of MDPhCs,which have potential applications in optical filters,plasmonic thermal emitters and so on.