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基于超表面的Tamm等离激元与激子的强耦合作用 预览
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作者 吴晗 吴竞宇 陈卓 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期199-206,共8页
本文研究了由超表面-介质间隔层-分布式布拉格反射器(distributed Bragg reflector,DBR)构成的等离激元微腔结构中的Tamm等离激元及其与激子间的相互作用.利用超表面中的结构参数变化能够调控光在其表面的反射位相这一特性,可以在微腔... 本文研究了由超表面-介质间隔层-分布式布拉格反射器(distributed Bragg reflector,DBR)构成的等离激元微腔结构中的Tamm等离激元及其与激子间的相互作用.利用超表面中的结构参数变化能够调控光在其表面的反射位相这一特性,可以在微腔结构的介质间隔层厚度保持不变时,通过调节超表面的结构参数来调控微腔结构所支持的Tamm等离激元模式的共振位置,从而为Tamm等离激元模式的调控提供更多自由度.相比于传统金属薄膜-介质间隔层-DBR结构,我们发现超表面的引入及其对反射位相的调控可以使超表面-介质间隔层-DBR结构在更小的间隔层厚度下支持共振在相同波长处的Tamm等离激元模式.此外,结合超表面对场的局域特性,可以有效地降低Tamm等离激元模式体积.在此基础上,对比研究了传统的和基于超表面的Tamm等离激元与单层二硫化钨(WS2)的相互作用,发现基于超表面的Tamm等离激元可以产生更强的光子与激子的强耦合作用,获得更大的拉比(Rabi)劈裂. 展开更多
关键词 表面 表面 二维材料 强耦合
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在课堂演示实验中引入光学异常透射现象 预览
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作者 裴延波 姚凤凤 +1 位作者 张宇 赵远 《大学物理》 2020年第2期34-38,共5页
本文讨论了如何在大学物理单缝的夫琅禾费衍射课堂演示实验中引入当前光学领域研究前沿的一个重要物理现象-亚波长金属缝异常光学透射现象.基于数值模拟,比较了在夫琅禾费衍射实验条件下,纳米尺寸单缝的异常光学透射和微米尺度单缝衍射... 本文讨论了如何在大学物理单缝的夫琅禾费衍射课堂演示实验中引入当前光学领域研究前沿的一个重要物理现象-亚波长金属缝异常光学透射现象.基于数值模拟,比较了在夫琅禾费衍射实验条件下,纳米尺寸单缝的异常光学透射和微米尺度单缝衍射的特点,讨论并指出纳米单缝的异常透射特征是纳米尺度光与物质强相互作用的反映,而这种强相互作用在微米尺度单缝的夫琅禾费衍射中是不显著的.最后对用于课堂演示的衍射实验装置的设计进行了讨论. 展开更多
关键词 单缝衍射 光学异常透射 表面 光漏斗效应 法布里-珀罗共振腔
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铋化物发光玻璃中银表面等离激元对铒离子的发光增强作用 预览
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作者 陈晓波 李崧 +9 位作者 赵国营 龙江迷 郭敬华 孟少华 郑东 王水锋 尤佳佳 徐玲芝 于春雷 胡丽丽 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期362-367,共6页
局域表面等离激元可以由自由空间的光直接激发,这也是局域表面等离激元的优点所在。研究铋化物发光玻璃中纳米银颗粒的表面等离激元对铒离子发光的增强效应、进一步的提高铋化物发光玻璃中铒离子的发光性能很有意义。首先,测量了(A)Er 3... 局域表面等离激元可以由自由空间的光直接激发,这也是局域表面等离激元的优点所在。研究铋化物发光玻璃中纳米银颗粒的表面等离激元对铒离子发光的增强效应、进一步的提高铋化物发光玻璃中铒离子的发光性能很有意义。首先,测量了(A)Er 3+(0.5%)Ag(0.5%):铋化物发光玻璃与(B)Er 3+(0.5%):铋化物发光玻璃样品的吸收谱,发现(A)Er 3+(0.5%)Ag(0.5%):铋化物发光玻璃在约600.0 nm处有一个较弱的宽的银表面等离激元共振吸收峰。同时发现两者都有典型的铒离子的吸收峰,它们的吸收几乎完全一样:在波峰形状、峰值强度和峰值波长等方面都很相近。测量了(A)Er 3+(0.5%)Ag(0.5%):铋化物发光玻璃和(B)Er 3+(0.5%):铋化物发光玻璃样品的激发谱,发现有位于379.0,406.0,451.0,488.0和520.5 nm的5个550.0 nm可见光的可见激发谱峰,和位于379.0,406.5,451.0,488.5,520.5,544.0,651.5和798.0 nm的8个1531.0 nm红外光的红外激发谱峰,容易指认出依次为Er 3+的4I 15/2→4G 11/2,4I 15/2→2H 9/2,4I 15/2→(4F 3/2,4F 5/2),4I 15/2→4F 7/2,4I 15/2→2H 11/2,4I 15/2→4S 3/2,4I 15/2→4F 9/2和4I 15/2→4I 9/2跃迁的吸收峰,通过测量发现(A)Er 3+(0.5%)Ag(0.5%):铋化物发光玻璃相对于(B)Er 3+(0.5%):铋化物发光玻璃样品的可见和红外激发谱的最大增强依次分别是238%和133%。最后,测量了它们的发光谱,发现有位于534.0,547.5和658.5 nm的三组可见发光峰,容易指认出依次为Er 3+的2H 11/2→4I 15/2,4S 3/2→4I 15/2,4F 9/2→4I 15/2荧光跃迁。还发现红外发光峰位于978.0和1531.0 nm,依次为Er 3+的4I 11/2→4I 15/2和4I 13/2→4I 15/2的荧光跃迁。通过测量发现(A)Er 3+(0.5%)Ag(0.5%):铋化物发光玻璃相对于(B)Er 3+(0.5%):铋化物发光玻璃样品的可见和红外发光谱的最大增强依次分别是215%和138%。对于银表面等离激元增强铒离子发光的机理,认为主要为纳米银颗粒的局域表面等离激元共振,造成金属纳米结构� 展开更多
关键词 银纳米颗粒 发光增强 表面 铋化物的发光玻璃
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表面等离激元传播的调制 预览
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作者 张文君 高龙 +1 位作者 魏红 徐红星 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期1-18,共18页
光学衍射极限极大地制约了纳米光子器件的发展和应用.基于表面等离激元的纳米器件由于具有突破衍射极限传播和处理光信号的特性而受到广泛关注.通过调控表面等离激元的传播,可以实现纳米尺度上光信号的调制,对片上集成纳米光子回路和光... 光学衍射极限极大地制约了纳米光子器件的发展和应用.基于表面等离激元的纳米器件由于具有突破衍射极限传播和处理光信号的特性而受到广泛关注.通过调控表面等离激元的传播,可以实现纳米尺度上光信号的调制,对片上集成纳米光子回路和光信息处理技术的发展具有重要意义.本文主要介绍了表面等离激元传播调制的基本原理及近年来的研究进展,并分析了不同类型的表面等离激元传播调制的特点. 展开更多
关键词 表面 纳米光调制器 波导
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表面等离激元调控化学反应 预览
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作者 张宝宝 张成云 +1 位作者 张正龙 郑海荣 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期69-83,共15页
表面等离激元是金属与介质表面自由电子的集体振荡,能够突破衍射极限,将光束缚在纳米结构表面附近极小的空间内,为纳米尺度的光操控提供可能.利用表面等离激元共振,不仅可以增强局域表面电磁场强度,实现对表面附近分子荧光和拉曼信号的... 表面等离激元是金属与介质表面自由电子的集体振荡,能够突破衍射极限,将光束缚在纳米结构表面附近极小的空间内,为纳米尺度的光操控提供可能.利用表面等离激元共振,不仅可以增强局域表面电磁场强度,实现对表面附近分子荧光和拉曼信号的极大增强,而且等离激元弛豫诱导的热电子还可以调控表面分子的化学反应,提高反应速率和选择性,即等离激元调控(催化)化学反应.作为一种新型催化体系,等离激元催化已经实现了多种传统光催化中难以发生的化学反应,是表面等离激元领域的前沿热点问题.由于等离激元催化反应的复杂性与多样性,其反应动力学过程的完全表征和反应机理的揭示仍然是一个巨大的挑战.精确表征催化反应的中间及最终产物,获取反应动力学过程中更多的细节信息,对于探索等离激元催化机理,以及设计更为合理高效的催化体系极为重要.本文围绕等离激元催化的最新研究进展,总结并探讨等离激元催化中所使用的各种表征技术.首先,简单介绍了等离激元催化的基本概念和催化机理.其次,综述了拉曼光谱(包括表面/针尖增强拉曼光谱),在等离激元催化原位监测中的应用,并进一步详细介绍了气相色谱法、气相色谱-质谱联用、高效液相色谱法、扫描透射电子显微镜、扫描隧道显微镜、扫描电化学显微镜、紫外可见吸收光谱等技术在等离激元催化反应研究中的重要作用.最后,探讨了这些表征技术在等离激元催化动力学过程研究和催化机理探索中的特点与优势,并展望了等离激元催化及相关表征技术的发展与挑战. 展开更多
关键词 表面 催化 表征技术
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基于表面电流边界的石墨烯等离子体调制特性和传感特性
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作者 杨飒 周仁龙 +3 位作者 刘丹 赵永明 林洽武 李爽 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期302-312,共11页
构建一种单层石墨烯条周期阵列结构,采用表面电流边界条件的时域有限差分法和耦合模理论对周期性阵列石墨烯条的光电特性进行研究。研究结果表明石墨烯阵列在中红外波段具有典型的表面等离子体双共振效应,周期性阵列结构可增强石墨烯表... 构建一种单层石墨烯条周期阵列结构,采用表面电流边界条件的时域有限差分法和耦合模理论对周期性阵列石墨烯条的光电特性进行研究。研究结果表明石墨烯阵列在中红外波段具有典型的表面等离子体双共振效应,周期性阵列结构可增强石墨烯表面等离子体局域场的共振效应。对石墨烯表面等离子体共振模式的谐振波长、电场能量、衰减率和寿命进行分析,仿真结果表明:当石墨烯费米能级从0.4 eV上升到0.8 eV时,可实现谐振波长从16.81μm到11.13μm的调谐;当石墨烯载流子迁移率从0.1 m^2·(V·s)^-1变化到1.0 m2·(V·s)^-1时,可实现等离子体寿命从21 fs到223 fs的调控;当覆盖物折射率从1变化到2时,品质因数从0.14非线性地上升到0.19。该研究的方法和结论可以为石墨烯等离子体器件的设计提供参考。 展开更多
关键词 表面光学 表面 表面电流边界 石墨烯
几何相位电磁超表面:从原理到应用
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作者 胡中 徐涛 +2 位作者 汤蓉 郭会杰 肖诗逸 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第20期105-125,共21页
从电磁相位的产生机理角度,电磁超表面可分为利用微结构共振响应的共振相位超表面和利用微结构各向异性响应的几何相位超表面。同共振相位超表面相比,几何相位超表面因为具有非色散、偏振依赖、易于制备等特点,因而受到广泛关注。综述... 从电磁相位的产生机理角度,电磁超表面可分为利用微结构共振响应的共振相位超表面和利用微结构各向异性响应的几何相位超表面。同共振相位超表面相比,几何相位超表面因为具有非色散、偏振依赖、易于制备等特点,因而受到广泛关注。综述了利用几何相位超表面来自由调控电磁波的原理和方法,重点讲述电磁波远场和近场的一系列调控现象并介绍这些现象在全息成像、特殊光束激发和探测、平面消色差透镜等方面的具体应用。 展开更多
关键词 表面光学 超材料 表面 几何相位 表面 波束设计 全息成像
基于金属纳米结构非局域与尺寸效应的表面等离激元特性研究
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作者 黄恺健 李世雄 +2 位作者 白忠臣 张正平 秦水介 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第20期176-184,共9页
结合流体动力学介电模型以及尺寸依赖介电模型,提出了一种可用于描述金属纳米结构中表面等离激元非局域和尺寸效应的介电理论模型。利用不同介质模型对半径为1~100nm的银纳米球进行电子能量损失特性和光学特性的仿真对比,结果表明该理... 结合流体动力学介电模型以及尺寸依赖介电模型,提出了一种可用于描述金属纳米结构中表面等离激元非局域和尺寸效应的介电理论模型。利用不同介质模型对半径为1~100nm的银纳米球进行电子能量损失特性和光学特性的仿真对比,结果表明该理论模型可在较大的能量范围(1~5eV)和尺寸范围(2~200nm)内,兼容有效地反映出局域、非局域、尺寸、甚至是类量子尺寸等效应对金属纳米结构表面等离激元特性的影响作用。同时,研究结果还有助于理解表面等离激元在纳米尺度上的共振模式、能量分布机理和动态演化机制,为等离激元器件的开发设计提供了参考。 展开更多
关键词 表面光学 表面 表面子体光子学 有效介质理论 电磁光学 电子能量损失光谱学
金属-光折变材料复合全息结构对表面等离激元的波前调控 预览
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作者 谌璐 陈跃刚 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期183-191,共9页
表面等离激元(surface plasmon polaritons, SPPs)控制具有重要意义.表面电磁波全息法是在金属表面设计能有效控制SPP传输的凹槽阵列结构.本文提出一种新的SPP传输的控制方法,利用金属-光折变材料复合全息结构控制SPP传播.在金属表面覆... 表面等离激元(surface plasmon polaritons, SPPs)控制具有重要意义.表面电磁波全息法是在金属表面设计能有效控制SPP传输的凹槽阵列结构.本文提出一种新的SPP传输的控制方法,利用金属-光折变材料复合全息结构控制SPP传播.在金属表面覆盖一层光折变材料,两束SPP波在光折变材料内干涉生成全息结构,利用此全息结构能够控制SPP的传播.通过时域有限差分法模拟验证,结果显示,通过金属-光折变材料复合全息结构可以有效地控制SPP波束的传输,实现SPP平面波束的单点聚焦、两点聚焦,以及生成零阶和一阶高斯SPP波束.经过优化发现,光折变材料的最佳厚度为3.3μm,最佳折射率调制度为0.06.现有SPP控制器件主要是通过离子束刻蚀,而金属-光折变材料复合全息结构不需要刻蚀,从而扩展了SPP控制的器件的制作方法,为SPPs的全光控制提供了新的思路,使SPP全光控制成为可能,进一步实现了SPP全光开关等功能. 展开更多
关键词 表面 表面电磁波全息法 阵列结构设计
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金属-介质-金属渔网超表面结构调控的荧光辐射:空间选择性激发和双增强 预览
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作者 任远 鲁拥华 +2 位作者 臧天阳 Sonia Ghafoor 王沛 《化学物理学报》 SCIE CAS CSCD 2019年第3期349-356,I0002共9页
增强荧光辐射在生物成像、高灵敏探测、集成光源等方面都具有重要的应用价值.金属纳米颗粒的周围或者金属纳米结构的间隙都可以产生强的电磁场,相应的,这些结构附近的局域态密度也被极大地增强.虽然增强荧光辐射已经在多种金属纳米颗粒... 增强荧光辐射在生物成像、高灵敏探测、集成光源等方面都具有重要的应用价值.金属纳米颗粒的周围或者金属纳米结构的间隙都可以产生强的电磁场,相应的,这些结构附近的局域态密度也被极大地增强.虽然增强荧光辐射已经在多种金属纳米颗粒和颗粒对中被证明,但是利用金属纳米结构对荧光分子的吸收和辐射过程同时进行调制仍然是一个有挑战的问题.本文研究了金属-介质-金属超表面对荧光辐射的调控,其中局域表面等离激元(LSP)和磁等离激元(MPP)分别与于分子的吸收和辐射过程发生耦合相互作用.对于吸收过程,LSP的耦合作用使得可以通过旋转泵浦激光的偏振态来实现荧光分子的空间选择激发.此外,MPP模式的偏振依赖特性使得矩形渔网结构中的荧光分子的辐射波长和偏振态也受到调控.实验观测结果经过了时域有限差分模拟的验证.本文报道的纳米结构在光辐射器件和纳米尺度集成光源等方面都具有潜在的应用价值. 展开更多
关键词 表面 荧光辐射增强 光谱调控 表面
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多圆孔周期性银膜阵列结构的光学特性
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作者 潘庭婷 曹文 王鸣 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期291-298,共8页
提出一种多圆孔周期性银膜阵列结构,并利用时域有限差分算法探究该结构的光学特性。计算结果表明,当线性偏振光入射时,该结构表面激发出表面等离激元,且纳米孔间产生了局部表面等离子体共振,使得该结构的异常透射增强。针对这一现象,通... 提出一种多圆孔周期性银膜阵列结构,并利用时域有限差分算法探究该结构的光学特性。计算结果表明,当线性偏振光入射时,该结构表面激发出表面等离激元,且纳米孔间产生了局部表面等离子体共振,使得该结构的异常透射增强。针对这一现象,通过对中心孔与边孔所呈角度、入射光偏振角度、结构参数(中心孔直径、边孔直径、结构厚度、边孔与中心孔的间距)的调控来实现结构光学透射属性的优化。此外,分析所提结构在不同环境折射率条件下透射峰的变化规律,发现该结构也对周围的环境折射率具有较高的敏感度。因此该结构在表面等离激元滤波器和折射率传感器中具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 传感器 周期性阵列结构 局部表面子体共振 表面 异常透射现象
基于双层阿基米德螺线的表面等离激元涡旋产生方法 预览
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作者 吴立祥 李鑫 杨元杰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第23期94-100,共7页
利用金属超表面结构可以激发表面等离激元涡旋光,由于表面等离激元可以突破衍射极限以及具有很强的场增强效应这两个特性,因而可以设计微纳级别的光学芯片来激发涡旋光.本文提出了一种产生涡旋光的双层阿基米德螺线分布的矩形纳米孔阵列... 利用金属超表面结构可以激发表面等离激元涡旋光,由于表面等离激元可以突破衍射极限以及具有很强的场增强效应这两个特性,因而可以设计微纳级别的光学芯片来激发涡旋光.本文提出了一种产生涡旋光的双层阿基米德螺线分布的矩形纳米孔阵列,通过理论分析与FDTD仿真验证相结合的研究方法,发现可以通过调节入射圆偏振光的手性、内外两层螺线之间的距离、纳米孔阵列的旋转变化速度因子、螺线的段数以及螺距这五个参数,改变所产生的表面等离激元涡旋光的拓扑荷数.这种结构由于可以调控的参数多,自由度大,因此可以十分方便地对表面等离激元涡旋光进行调控. 展开更多
关键词 表面结构 表面 涡旋光 拓扑荷数
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矩形纳米狭缝超表面结构的近场增强聚焦调控 预览
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作者 李鑫 吴立祥 杨元杰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第18期245-255,共11页
为了实现对入射光的近场亚波长增强聚焦,设计了一种由内部矩形纳米狭缝圆环阵列和外部多圆环狭缝构成的超表面结构,得到了该结构激发的表面等离激元电场表达式,并从物理机理上解释了该结构中心聚焦及增强聚焦的原理.利用时域有限差分方... 为了实现对入射光的近场亚波长增强聚焦,设计了一种由内部矩形纳米狭缝圆环阵列和外部多圆环狭缝构成的超表面结构,得到了该结构激发的表面等离激元电场表达式,并从物理机理上解释了该结构中心聚焦及增强聚焦的原理.利用时域有限差分方法仿真研究了该超表面结构在不同偏振态入射光下的激发场聚焦特性.根据理论推导与仿真结果可得,该结构在波长为980nm的圆偏振光入射下于近场的金属表面结构中心处生成半高宽为650nm左右的亚波长聚焦光斑,其场分布为近似的第一类贝塞尔函数.与单一的矩形纳米狭缝圆环阵列结构相比,带有外部多圆环狭缝的复合结构具有更好的增强聚焦效果,使得中心焦斑强度提升了一倍,且更有利于对激发场进行调控.除此之外,还讨论了任意偏振方向的线偏振光入射结构激发的电场,得到了电场的解析表达式,即入射光偏振角的正弦函数包络乘上第一类贝塞尔函数.本文的研究对基于超表面结构的亚波长光调控有一定的指导意义,在光镊、亚波长尺度光信息传输与处理等领域也有一定的应用价值. 展开更多
关键词 表面 亚波长聚焦 表面结构 贝塞尔光场
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非线性表面等离激元:进展与机遇
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作者 李杨 石俊俊 +4 位作者 郑迪 康猛 付统 张顺平 徐红星 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第20期3-19,共17页
非线性光学作为现代光学和光子学的重要组成部分,在诸多方面有着重要的研究意义和应用前景。然而,在微纳尺度,受限于固有的非线性极化率和有限的相互作用长度,材料的非线性光学响应十分微弱,制约了可集成的微纳非线性光电子器件的发展... 非线性光学作为现代光学和光子学的重要组成部分,在诸多方面有着重要的研究意义和应用前景。然而,在微纳尺度,受限于固有的非线性极化率和有限的相互作用长度,材料的非线性光学响应十分微弱,制约了可集成的微纳非线性光电子器件的发展。近年来,研究人员将表面等离激元的亚波长电磁场束缚特性和非线性光学结合起来,使得弱光非线性效应在微纳结构中得以实现,并逐渐形成了一个新的研究领域,即非线性表面等离激元光子学。区别于以往侧重关注表面等离激元金属纳米结构本身的非线性光学效应,重点综述了金属纳米结构和电介质材料组成的复合体系中非线性光学效应的最新进展。介绍了表面等离激元和非线性光学的相关性质和理论背景,然后分别从零维复合体系中的非线性光学增强效应、一维复合波导中的非线性效应、二维石墨烯中的非线性等离激元等方面重点介绍了相关研究进展,最后展望了非线性表面等离激元未来的研究方向,机遇和挑战。 展开更多
关键词 表面光学 表面 复合体系 波导 强耦合 石墨烯
表面等离激元热电子光电探测
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作者 于远方 倪振华 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第20期29-40,共12页
表面等离激元诱导热电子光电转换是近年来的研究热点,在光电探测、太阳能电池、光催化反应等方面有着广阔的应用前景。表面等离激元热电子的快速转移和收集可以有效避免弛豫、复合、束缚等过程所引起的能量损失,提高器件的光电转换效率... 表面等离激元诱导热电子光电转换是近年来的研究热点,在光电探测、太阳能电池、光催化反应等方面有着广阔的应用前景。表面等离激元热电子的快速转移和收集可以有效避免弛豫、复合、束缚等过程所引起的能量损失,提高器件的光电转换效率和速度。此外,利用等离激元热电子转移可以打破光电探测波段受限于半导体带隙的瓶颈,为红外光电探测提供有效手段。除贵金属外,重掺杂半导体材料由于可调控的红外表面等离激元共振特性也逐渐引起了人们的广泛关注。介绍了表面等离激元热电子的激发、转移机制及表面等离激元热电子红外光电探测等方面的研究进展,并讨论了该领域存在的问题及挑战,为设计高性能表面等离激元热电子光电转换器件提供了参考。 展开更多
关键词 表面光学 表面 热电子 红外 光电探测 掺杂半导体
等离激元光热效应的新应用:太阳能蒸气产生
16
作者 梁洁 刘鑫 周林 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第20期59-71,共13页
光与金属微纳结构表面自由电子振荡的耦合形成表面等离激元共振,表现出亚波长尺度的光场局域能力,可有效增强光与物质的相互作用。对等离激元光热效应研究的发展历程进行回顾,总结了几种典型的等离激元辅助的光热转换机理和调控方式。其... 光与金属微纳结构表面自由电子振荡的耦合形成表面等离激元共振,表现出亚波长尺度的光场局域能力,可有效增强光与物质的相互作用。对等离激元光热效应研究的发展历程进行回顾,总结了几种典型的等离激元辅助的光热转换机理和调控方式。其后,重点介绍等离激元光热效应在太阳能蒸气产生中的调控和应用,一方面从体块加热到界面加热研究热利用率的提高,另一方面从单一频率吸收到宽光谱吸收研究光吸收效率的提高。最后对等离激元光热效应面临的挑战和机遇进行展望。 展开更多
关键词 表面光学 表面 光吸收 光热效应 太阳能蒸气产生
等离激元光电探测器的光吸收特性研究
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作者 柯熙政 周茹 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第20期185-191,共7页
基于有限元法建立三维(3D)数学模型,计算硅薄膜光电探测器表面周期性分布的Ag纳米颗粒阵列对光电探测器光吸收性能的影响。结果表明对于球状Ag纳米颗粒阵列,阵列周期P与粒子直径d的比值是影响硅薄膜光吸收效率的关键因素。当硅衬底顶部... 基于有限元法建立三维(3D)数学模型,计算硅薄膜光电探测器表面周期性分布的Ag纳米颗粒阵列对光电探测器光吸收性能的影响。结果表明对于球状Ag纳米颗粒阵列,阵列周期P与粒子直径d的比值是影响硅薄膜光吸收效率的关键因素。当硅衬底顶部粒子排布较密(P与d的比值较小)时,与裸硅光电探测器相比,等离激元光电探测器在不同入射角度下的光吸收效率都有不同程度的提高,其中在波长为700nm、入射角度范围为0°~65°时,光吸收效率从5%提升到65%,整个波段范围内光电转换效率从29%增强为34%。 展开更多
关键词 表面光学 表面 纳米颗粒阵列 光吸收
亚波长金属梯形槽阵列光陷效应研究
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作者 曹英浩 张斯文 +1 位作者 孙晓东 吴峰 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第20期192-198,共7页
采用严格耦合波分析方法系统研究了平面波照明的亚波长梯形金属槽阵列的光学异常吸收现象。模拟了结构参数的改变对亚波长金属梯形槽阵列吸收效率的影响,并引入Fabry-Perot半解析模型对计算结果进行分析。研究结果表明,亚波长金属梯形... 采用严格耦合波分析方法系统研究了平面波照明的亚波长梯形金属槽阵列的光学异常吸收现象。模拟了结构参数的改变对亚波长金属梯形槽阵列吸收效率的影响,并引入Fabry-Perot半解析模型对计算结果进行分析。研究结果表明,亚波长金属梯形槽阵列的吸收增强现象主要来自槽内模式的Fabry-Perot共振效应及阵列结构间表面等离激元的能量传导耦合作用。当槽深满足Fabry-Perot共振条件,且阵列周期满足表面等离激元激发条件时,金属梯形槽吸收率峰值接近1。与矩形槽相比,选择适当的梯形槽斜边倾角可以在保证吸收率的同时,放宽槽深的加工容忍度,有助于降低器件加工难度,提升器件设计可行性。 展开更多
关键词 表面光学 表面 光陷效应 光学异常吸收 严格耦合波分析 亚波长金属梯形槽阵列 Fabry-Perot模型
微纳螺旋凹槽结构检测光子自旋角动量 预览
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作者 何文 刘爱萍 王琴 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期50-56,共7页
建立螺旋凹槽结构模型,具有不同自旋角动量的光束入射到该结构后激发表面等离激元,螺旋凹槽结构的螺旋性与光子自旋角动量耦合,使得不同自旋偏振光激发的表面等离激元具有不同的强度分布.通过螺旋凹槽激发的表面等离激元的强度分布获得... 建立螺旋凹槽结构模型,具有不同自旋角动量的光束入射到该结构后激发表面等离激元,螺旋凹槽结构的螺旋性与光子自旋角动量耦合,使得不同自旋偏振光激发的表面等离激元具有不同的强度分布.通过螺旋凹槽激发的表面等离激元的强度分布获得入射光的自旋角动量.利用有限元方法计算了左旋偏振光与右旋偏振光激发的表面等离激元在螺旋凹槽中心的光场强度比,最大消光比达到168,实现对光子的自旋角动量的检测.在数值仿真中,分析了不同入射光波长的消光比,入射光波长在600~740nm范围内消光比高于50,其中入射光波长为670nm时的检测效果最佳;此外,研究螺旋凹槽结构参量对消光比的影响,当凹槽宽度为200nm,凹槽深度为70nm,匝数为2时,消光比最大,螺旋凹槽结构检测光子自旋角动量的能力最强.该研究可为集成光学中光子自旋角动量的检测提供一种新途径. 展开更多
关键词 表面 自旋角动量 有限方法 螺旋凹槽结构 偏振 消光比
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宽谱响应的混合碳纳米管光电探测器的制备和性能 预览
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作者 曹未未 门传玲 《广州化学》 CAS 2019年第4期7-12,19共7页
基于表面等离子体增强的机理,利用银纳米线及半导体性单壁碳纳米管通过微纳加工手段制备了一种混合光电探测器,使用扫描电子显微镜、拉曼光谱分析仪、半导体装备分析仪及光电流谱技术等手段分别表征了制得混合光电探测器的微观形貌、响... 基于表面等离子体增强的机理,利用银纳米线及半导体性单壁碳纳米管通过微纳加工手段制备了一种混合光电探测器,使用扫描电子显微镜、拉曼光谱分析仪、半导体装备分析仪及光电流谱技术等手段分别表征了制得混合光电探测器的微观形貌、响应光谱特征、光吸收性能和光响应性能及光电流光谱性能。结果表明,制得混合光电探测器沟道薄膜形貌均匀紧密,沉积成膜的碳纳米管直径约为1.4 nm,主要由半导体性单壁碳纳米管所构成。该杂化的光电探测器在可见光到近红外光谱范围内都表现出优良的宽谱响应特性。在近红外波段(约1 050 nm)下,混合光电探测器的光响应度可以达到34.9 mA/W,远优于无银纳米线光电探测器(7.45 mA/W)。并且混合器件在受到532 nm激光激发时的响应时间约为200μs,同时保持了超快的光响应性能。与无银纳米线光电探测器相比,混合光电探测器在宽谱范围内的光响应性能增强,其中,在光电流模式下的光响应性能最高增强7.5倍。 展开更多
关键词 光电探测器 半导体性单壁碳纳米管 表面 银纳米线
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