Author Affiliations
Abstract
1 College of Electronic Engineering, Heilongjiang University, Harbin 150080, China
2 Physics Group, Chaoyang Medical School, Chaoyang 122000, China
3 College of Physics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
The dipole resonances of gold nanocages were investigated theoretically using finite difference time domain method. The results show that field enhancement is obtained at the walls of the gold nanocages. It is believed that the effect can cause a strong optical nonlinear property. To test the hypothesis, nonlinear absorption was investigated using a broadband 5 ns Z scan. It was found that at low intensities the sample shows saturable absorption (SA), while at higher intensities a switch from SA to reverse SA occurs. Moreover, the nonlinear absorption of the sample is sensitively wavelength-dependent, and, in the resonant region, saturation intensity is the largest.
saturable absorption reverse saturable absorption gold nanocages FDTD Z-scan Chinese Optics Letters
2020, 18(1): 011901
Author Affiliations
Abstract
College of Electronic Engineering, Heilongjiang University, Harbin 150080, China
Extraordinary optical transmission (EOT) in subwavelength metal structures has been studied widely. Herein, we propose a strategy for tuning the EOT of the bullseye structure. Specifically, the bullseye structure was immersed in a nonlinear medium, and a controlling light was employed to change the refractive index of the medium. At different intensities and distributions of controlling light, the transmission property of signal light in the bullseye structure was simulated. The results show that a variable transmission spectrum in the bullseye structure can be realized. Moreover, the position of the central transmission peak shifts linearly with the increasing intensity of controlling light.
230.3990 Micro-optical devices 130.6010 Sensors Chinese Optics Letters
2019, 17(12): 122302
1 黑龙江大学 电子工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 黑龙江工程学院 电气与信息工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150050
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。
多层膜 矩形孔阵列 异常透射 表面等离极化激元 时域有限差分法 multilayer films rectangular hole arrays extraordinary optical transmission surface plasmon polaritions finite difference time domain method 红外与激光工程
2019, 48(7): 0721001
黑龙江大学 电子工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
金属纳米粒子的尺寸和形状对其物理和化学性质有很大影响, 通常利用昂贵的透射电子显微镜和扫描电子显微镜进行其尺寸测量。为了节约测量成本, 利用时域有限差分法研究了金纳米棒的尺寸与吸收峰的对应关系得到间接的测量方法。即当金纳米棒的纵横比增大时, 横向等离子峰几乎没有变化, 纵向等离子峰出现明显的红移, 且红移速度随着金纳米棒半径的增大而增大。实际制备了两种不同尺寸的金纳米棒样品, 通过理论模拟确定的金纳米棒的尺寸与利用透射电子显微镜测量的金纳米棒的尺寸符合的很好。
光谱学 表面等离子体共振 时域有限差分法 金纳米棒 吸收光谱 尺寸 spectroscopy surface plasmon resonance (SPR) finite difference time domain method (FDTD) gold nanorods absorption specturm size
1 黑龙江大学电子工程学院，黑龙江 哈尔滨 150080
2 辽宁省朝阳师范高等专科学校信息工程系，辽宁 朝阳 122000
牛眼结构是一种典型的纳米光学结构。本文设计了一种带有同轴纳米柱的牛眼结构，利用时域有限差分法(FDTD)研究了该结构的增强透射效应。研究发现，柱的半径和高度对透射特性具有显著的影响，恰当选择柱的半径和高度会得到最大的透射强度。另外，牛眼结构对环境折射率有较高的灵敏度。理论分析表明，该种结构的透射增强效应是由局域表面等离激元与表面极化等离激元相互作用产生。这为纳米光学元件的研发与应用提供一个新的思路。
表面等离激元 光异常透射 牛眼结构 时域有限差分法 surface plasmon EOT bullseye structure finite difference time domain method
黑龙江大学 电子工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
物体的热膨胀性质反映了材料本身的属性, 通常将固体受热后在一维方向上长度的变化称为线膨胀。测量材料的线膨胀系数, 不仅对新材料的研制具有重要意义, 而且也是选用材料的重要指标之一。将激光外差技术与多普勒效应深度融合, 提出一种多光束激光外差测量金属线膨胀系数的新方法, 即利用多普勒振镜把待测参数信息调制到多光束激光外差信号的频率差中, 信号解调后可以同时获取多个待测参数信息, 对多个待测参数加权平均, 从而可以精确得到待测样品长度随温度的变化量, 最终提高待测样品线膨胀系数的测量精度。基于该方法, 对不同温度情况下金属棒线膨胀系数进行了仿真研究, 结果表明该方法测量金属棒线膨胀系数的相对误差为0.1%。与传统测量方法相比, 测量精度提高了一个数量级。
线膨胀系数 多光束激光外差 多普勒效应 linear expansion coefficient multi-beam laser heterodyne Doppler effect 红外与激光工程
2018, 47(7): 0706005
黑龙江大学 电子工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
电致伸缩系数反映了压电材料本身的固有属性, 是衡量电致伸缩特性的重要参数之一。基于逆压电效应, 准确测量微小长度变化量可实现电致伸缩系数的高精度测量。现有光学测量方法基于直接检测光强分布获取微小长度变化量, 但受光源功率稳定性和环境扰动制约, 测量精度不高。为此, 本文采用多光束激光外差技术融合多普勒振镜正弦调制技术, 加载微小长度变化量于外差信号频率中, 研究测量微小长度变化量的外差信号理论模型及外差信号频率与电致伸缩系数间数学模型, 实现外差信号频率检测取代直接强度检测, 消除光源稳定性与环境扰动影响, 并且采用频率解调可以同时获取多个微小长度变化量, 对这些微小长度变化量加权平均, 最终可以进一步提高电致伸缩系数的测量精度。以此为依据, 通过理论仿真研究待测样品的电致伸缩系数, 结果表明: 该方法的相对测量误差仅为0.28%。与现有技术相比, 测量精度提高了一个数量级。
电致伸缩系数 激光外差 正弦调制 多普勒效应 压电材料 electrostriction coefficient laser heterodyne sinusoidal modulation Doppler effect piezoelectric material
黑龙江大学 电子工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
利用飞秒脉冲通过Z扫描技术和泵浦-探测技术研究了CdS0.2Se0.8纳米晶掺杂的硼酸盐玻璃滤波片RG665的非线性吸收特性。研究结果表明在800 nm波长 130 fs脉冲激光作用下, RG665滤波片表现较强的非线性吸收特性。通过理论分析拟合实验结果证明RG665滤波片在800 nm下的非线性吸收包含双光子吸收及双光子吸收诱导的激发态吸收两部分, 得到双光子吸收系数为0.05 cm/GW, 激发态吸收截面为σe=3×10-23 m2, 以及导带中低能态电子和导带底电子的寿命分别为13 ps和210 ps。研究结果表明CdS0.2Se0.8纳米晶体掺杂的玻璃是一种很好的非线性光学材料。
Z扫描 非线性吸收 双光子吸收 激发态吸收 Z-scan nonlinear absorption two-photon absorption excited state absorption 红外与激光工程
2017, 46(3): 0321004
Author Affiliations
Abstract
1 Postdoctoral Mobile Research Station of the School of Electronic Engineering, Heilongjiang University, Harbin 150080, China
2 School of Applied Sciences, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150080, China
3 Key Laboratory of Electronics Engineering, College of Heilongjiang Province, Heilongjiang University, Harbin 150080, China
We experimentally investigate the effects of the surface roughness of gold thin films on the properties of surface plasmon resonance. By annealing at different temperatures, film samples with different surface morphologies are obtained. Specifically, due to the diffusion of the gold atoms towards the films’ surface, the surface root-mean-square roughness decreases with the increasing annealing temperature. Then, we measure the surface plasmon resonance of the samples. The results show that the resonance angle of the surface plasmon resonance is sensitive to the root-mean-square roughness, and it gradually decreases by reducing the surface root-mean-square roughness.
240.6680 Surface plasmons 310.6860 Thin films, optical properties Chinese Optics Letters
2016, 14(4): 042401
