复合结构的等离激元模式耦合关系及光学特性研究

提出一种以Au为材料的正方形框和中空圆柱嵌套的亚波长周期性复合结构,采用时域有限差分算法对复合结构进行数值模拟研究.研究发现,波长在400～900 nm的线偏振平面波垂直入射情况下,最小的透过率能达到7.46％,最小的半峰全宽能达到7.25 nm,最大的反射率为87.61％,最大吸收率达到38.00％,且表现出透射光谱...     

磷烯π型结构中等离激元诱导透明现象

磷烯因其层数可调的带隙、高的载流子迁移率及面内各向异性等优点为构建基于二维材料的光电子器件提供了新的选择.用时域有限差分法数值模拟了磷烯π型级联和紧凑结构中的等离激元诱导透明现象,通过改变结构分布及磷烯的费米能级等参数,实现了中红外到远红外的宽范围可调谐等离激元诱导透明.其中,透明窗口数目、强度以及位置均实现了灵活调制...     

耦合双纳米颗粒的表面等离激元计算

本文以耦合的Au纳米双颗粒以及Au/CdS核壳双颗粒为例,介绍了利用有限元多物理场耦合软件COMSOL计算电子能量损失谱的方法.计算结果不仅证实了实验中观察到的共振吸收峰随电子束入射点远离颗粒而红移的结果,也揭示出高能电子所激发的振荡模式和系统本征模式之间的差异,表明所获取的电子能量损失谱的振荡模式并非是单一的本征振荡,而是几种本征模式组合而成的混合模式.     

表面等离激元半导体纳米激光器

激光技术的发展推动了现代科学与技术的进步,改变了人类的生活。其中微型化激光光源成为目前的研究热点之一。得益于金属等离激元的光场强局域化作用,等离激元纳米激光器不仅能够获得突破光学衍射极限的超小物理尺寸,而且可以实现大调制速度以及极小的激射阈值,从而受到广泛的关注。对国内外等离激元纳米激光器的近期进展进行了综述,从增益介质、金属种类和器件结构三个方面进行对比总结,最后对等离激元纳米激光器的未来发展潜力进行讨论和展望。     

纳米颗粒局域表面等离激元共振的光谱特性研究进展

LSPR与以往的SPR相比,具有独特的光学特性,在紫外-可见光区域表现强吸收作用的光学响应,且在温度,生物以及化学等传感器领域做出了比较独特的研究。通过对LSPR在传感器领域已有成果的论述,将这些内容呈现给读者。     

纳米光栅的表面等离激元增强型GaN-LED

为提高传统GaN基LED的发光效率,提出了一种基于纳米光栅结构的透射式表面等离激元增强型GaN-LED。该增强型LED包含覆盖在p型GaN光栅槽内的低折射率SiO2膜、Ag膜以及槽表面的ITO薄膜。详细阐述了该结构增强LED发光特性的基本原理,利用基于有限元法的模拟软件COMSOLTM-RF Module对该结构进行参数优化和数值模拟分析。研究结果表明,在周期p=280 nm,占空比f=0.5,SiO2层的厚度dSiO2=25 nm,银层的厚度dAg=15 nm,ITO层的厚度dITO=30 nm时,该结构在可见光范围内具有较高的传输效率,其零阶透射率高达0.716,零阶反射率为0.224,-1阶透射率峰值0.183,且Purcell因子增强了近16.4倍。该结构可以同时提高GaN基LED的内量子效率、光萃取效率和SPP萃取效率。     

基于硅-绝缘体结构的石墨烯等离激元波导

提出一种由硅-绝缘体(SOI)结构与涂覆石墨烯层的纳米线(GCNW)构成的低损耗波导结构,采用有限元方法详细研究波导结构中石墨烯等离激元基模传输特性对频率、几何参数、材料参数以及石墨烯化学势的依赖关系.仿真结果表明,该波导中低折射率的SiO2介质层可实现高性能的深度亚波长光约束.得益于低折射率的SiO2介质层和SOI衬...     

基于表面等离激元耦合调控石墨烯点阵结构

由于石墨烯的无带隙线性能级结构,使得石墨烯等离激元具有能量局域强,响应频段宽,传播距离长,并可由偏置电压动态调控等优良特性。文章利用不受光信号的入射角和偏振方向影响的石墨烯点阵结构,结合石墨烯之间的表面等离激元耦合,通过改变底层石墨烯的费米能级,实现了石墨烯点阵结构谐振频率的调控。     

Identification of strained black phosphorous by Raman spectroscopy

Phosphorene has a very high hole mobility and can be a tuned band structure, and has become an ideal material for electronic devices. For this new type of two-dimensional material, in the applied strain, black phosphorus (BP) can be changed into an indirect band gap and metallic materials from the direct band gap semiconductor material, which greatly affect its inherent physical characteristics. How to identify strained microstructure changes becomes an important problem. The calculated Raman spectra disclose that the A_g² mode and B_2g mode will split and the Raman spectra appear, while the A_g¹ mode is shifted to low-frequency region. The deformation induced by strain will effectively change the Raman mode position and intensity, this can be used to identify phosphorus changes.     

基于非对称纳米棒二聚体阵列的多重表面晶格共振

贵金属纳米颗粒阵列结构中的多重表面晶格共振能够在多个波段同时抑制体系辐射损耗,增大共振品质因子和局域场强,这对多波长相关微纳光子器件的设计具有重要意义,如何实现对多重表面晶格共振的有效操控是实现这些应用的关键。提出采用非对称纳米棒二聚体阵列结构产生和调控多重表面晶格共振。由于纳米棒结构的各向异性,其构成的二聚体结构具有丰富的局域共振响应,并且依赖于二聚体的排列方式,可以进一步调整局域共振,故由非对称纳米棒二聚体阵列可以产生并实现对多重表面晶格共振的有效操控。研究结果表明,由端对端和边对边排列的非对称纳米棒二聚体阵列结构能够激发起不同的表面晶格共振,其共振峰位、品质因子等可以通过改变两个正交方向上的周期实现有效调控,这对基于多重表面晶格共振的微纳光子器件的设计具有重要的应用价值。     

光子晶体线缺陷构成的波导中光的传输

对由光子晶体线缺陷构成三种形式的光波导,用有限差分法研究光波在其中的传播规 律,发现不同形状的波导能够导引不同频率的光波。低频光波易从直波导传输,而折线型波导频谱通带较窄,低频光波不能通过。研究结果为光子器件的设计提供了理论依据。     

一种表面等离子体激元定向耦合器的传输特性

利用三维全矢量时域有限差分法(FDTD)数值模拟了一种波导间隔金属条高度小于金属层厚度的表面等离子体激元(SPP)定向耦合器,并分析了其在基模传输时的模式场分布和能流密度分布,讨论了耦合长度、最大转移功率与间隔金属条高度的变化关系。结果表明,波导内沿纵向的能流密度在靠近间隔金属条部分的强度更大,有助于提高波导间耦合效率,并且当减小间隔金属条的高度时可以有效缩短定向耦合器耦合长度。这种亚波长定向耦合器结构可以应用在基于表面等离子体激元的集成光路中。     

金属狭缝填充非线性材料光分束特性的FDTD模拟

设计并优化了基于金属狭缝填充非线性材料的光分束器。利用时域有限差分法,数值模拟850 nm TM波经填充非线性光学材料InGaAsP的亚波长银薄膜狭缝结构的光分束特性,结果表明：仅仅通过调整金属狭缝宽度、数量或排列顺序,便可调制该光分束器输出端口数量或能量分布;改变入射光强,可动态调控输出端口数量。设计的七缝对称结构具...     

双抽运光参量放大的增益特性

在相同条件下(如抽运光功率、信号光功率等),与单抽运相比,双抽运光参量放大(OPA)的增益大,增益带宽宽.由于信号光的增益特性与参量增益系数直接相关,因此,在建立高非线性光纤(HNLF)光参量放大的理论模型的基础上,对相位匹配条件、参量增益以及信号光饱和增益的特性进行了分析讨论,采用有限差分法,对增益饱和的特性进行了模拟.结果表明,参量增益和光纤参数、输入抽运光以及信号光的波长、功率有关,而信号光的饱和增益和输入抽运功率有关.     

基于填充液晶的金属狭缝阵列结构对光束的调控

利用表面等离子体调控光束传输,在微纳集成光学及光通信领域有广泛应用。提出了一种狭缝中填充液晶的金属微纳阵列结构理论设计。利用表面等离子体传输效应,通过设定狭缝宽度、外加电场改变液晶的方位角控制相位延迟等参数,设计不同新颖效果的金属微纳光学透镜。利用时域有限差分(FDTD)法对三狭缝、六狭缝及五狭缝阵列结构进行数值模拟表明,上述结构分别实现光束偏转、光分束及光聚焦效果。偏转角、分束角及焦点位置随着狭缝宽度及方位角的改变而变化,从而实现对光束的调控作用。设计结构简单,可以通过电子束刻蚀系统等实验设备加工,具有较好的应用前景。     

硅基光栅耦合封装结构的优化设计

为了提高硅基光栅耦合封装结构的耦合效率、增大容差范围,对光栅耦合的结构特性进行了理论分析,并采用时域有限差分法完成了仿真验证,在不改变光栅参量的基础上,对光栅耦合封装结构进行了改进,仿真建立了一款光栅上方和光纤端面分别增加透镜的优化结构,研究了影响耦合效率的因素。结果表明,增加透镜后,耦合效率有所增加,角度容差和带宽都有一定的优化;在衬底增加反射镜后,对波长1550nm的光耦合效率提高至73.809%。该研究结果可为光栅耦合的封装结构设计提供参考依据。     

嵌入式纳米金阵列的表面等离子共振传感特性研究

基于本征值方程及时域有限差分(FDTD)算法,研究了嵌入二氧化硅衬底的菱形纳米金阵列表面等离子共振传感特性,推导出共振模式随嵌入深度变化的关系式.计算结果与数值模拟一致,验证了金纳米颗粒阵列上下介质的不对称性可以等效为单层介质光栅.理论分析了透射谱中产生多个共振峰的物理机制与影响因素,进一步探讨了透射谱与嵌入深度、长短轴比例、周期尺寸等参数的关系,分析了阵列结构的传感性能特点,为制作多波段工作的表面等离子体共振(SPR)传感器基底提供了理论依据.