基于金属-电介质-金属(MDM)波导侧向耦合倾斜半环形谐振腔结构, 提出了一种结构紧凑且具有高灵敏度响应的折射率传感器模型。 引入与水平方向成70°角倾斜分布的半环腔, 可以有效地打破波导耦合谐振腔结构的对称型, 激发出更多的谐振模式。 采用有限元法计算出了含金属挡板MDM波导结构耦合有效半径为185 nm的倾斜半环腔结构的透射谱线, 三个具有非对称Fano线型的共振透射峰分别出现在594, 868及1 734 nm的波长位置。 透射峰值对应的模场分布揭示了三个透射峰分别对应于半环腔中的三阶、 二阶和一阶谐振模式, 记为FR3, FR2及FR1。 基于半环谐振腔内的1～3阶窄带谐振模与波导内金属挡板产生的宽带反射模之间的耦合干涉效应解释了透射谱线中的非对称Fano透射峰的形成机理。 同时基于半环腔中的类FP谐振条件推出了折射率传感灵敏度的近似解析计算公式, 揭示了折射率传感灵敏度近似与腔长L呈正比关系, 与谐振阶次m成反比关系的规律。 通过改变介质层中的折射率参数, 得到了透射峰FR3, FR2及FR1的折射率传感响应灵敏度分别为550, 840及1 724 nm·RIU-1。 最后在保持曲率半径不变的前提下, 延伸半环腔的弧长构建了开口角为π/2的开口环形腔结构, 实现了腔长L的1.5倍增长。 数值计算表明开口环形腔耦合MDM波导结构中的三重透射峰折射率传感灵敏度进一步提升到821, 1 250及2 517 nm·RIU-1, 相对半环腔结构均近似实现了1.5倍的提升。 数值结果进一步验证了近似解析公式的有效性。 研究结果为实现结构紧凑的高灵敏度折射率传感器设计提供了理论基础。

针对极化码在光通信系统中的应用研究, 文章将极化编码调制和光纤模分复用(MDM)系统相结合, 搭建了基于比特交织极化编码调制的MDM系统, 并进行了最大似然(ML)检测算法性能的研究。仿真结果表明, 极化码的加入大大提升了系统性能, 与非编码的MDM系统相比, 采用比特交织极化编码调制的MDM系统在同等模式相关损耗(MDL)值下,系统性能提高了约8 dB。文章还展示了ML和最小均方误差(MMSE)检测算法在MDM系统中的性能以及不同模式损耗对系统性能的影响, 其中, ML检测算法相较于MMSE检测算法, 在误码性能上提升了约3 dB。

A high-sensitive numerical measurement of methane based on the combined use of the localized surface plasmon resonance (LSPR) and Fano resonance in a slotted metal-dielectric-metal (MDM) periodic structure is numerically investigated. A groove is etched in an original MDM structure to excite the diploe mode at both sides of the groove, and the coherent coupling of two dipole modes is enhanced to realize a fast response, which is beneficial to gas-sensing. The influence of geometric parameters on the reflection spectra and methane sensitivity are analyzed to obtain optimal geometry. Moreover, an etching ring is introduced on the top metal to further raise the coupling area and coupling strength. The Fano resonance is subtly integrated into the optimized structure with asymmetry to achieve greater gas sensitivity. After the introduction of the Fano resonance, the field enhancement caused by the LSPR effect becomes greater and the methane sensitivity can reach up to 8.421 nm/% in numerical calculations, which increases 56.8% more than that of the original one. The combined use of the LSPR and Fano resonance in an optimized MDM structure provides an effective method for high-sensitive gas detection.

为实现结构紧凑且具有较高品质因数的纳米级折射率传感器，文章提出了一种含金属挡板的金属-电介质-金属(MDM)波导与U型谐振腔侧边耦合的等离激元波导结构。利用有限元分析法，定量分析了结构参数和介质折射率对该结构透射谱线及折射率传感品质因数(FOM)的影响。研究结果表明，U型腔中的二阶谐振模式产生谱宽较窄的离散态透射谱，而带有金属挡板的MDM波导形成较宽的连续态透射谱，两者相干叠加激发具有反对称线型法诺(Fano)共振。经过结构参数扫描分析得到优化后的波导结构折射率传感灵敏度可达800 nm/RIU，FOM可达47 382。该结构可以为纳米尺度的折射率传感器设计提供有效参考。

设计了一种含有矩形槽(RG)的方环谐振器边耦合金属-介质-金属(MDM)波导,运用Fabry-Perot(F-P)理论精确推导了谐振器的有效长度,并利用该结构实现了多模可调等离子体滤波器。在数值计算和理论分析的基础上,得到了除传统整数模式以外的非整数模式。非整数模式的波长随着RG长度的增加发生红移,这是因为RG位于磁场的波腹时,对磁场的影响最大;整数模式由于对RG不敏感,其波长保持不变,这是因为RG位于磁场的波节时,对磁场的影响最小。可以通过改变RG的形状、位置及数目来调控模式的数目和场分布。与传统的谐振器相比,所提结构和所得到的结果可以为灵活调控谐振波长提供更多选择,在光电子器件的设计上具有潜在的应用价值。

为了拓宽LCD的色域, 提出了在背光系统中添加基于TiO2-Ag-TiO2-Ag-Glass膜层结构的滤波器来优化背光源光谱。所提出的滤波器在可见光范围内可以仅通过红、绿和蓝3种颜色的光, 而反射其他颜色的光。利用TechWiz 1D软件模拟了滤波器对于LCD色域的影响。当所提出的滤波器分别与黄色荧光粉(pc-WLED)、新红粉(KSF-LED)以及量子点(QD)背光源相结合时, LCD的色域分别从72%提升至102.6%NTSC, 从92.3%提升至113.8%NTSC, 从1043%提升至119.9%NTSC。当入射光的角度从0°增加到40°时, 3种背光源的色域变化都很小。模拟结果表明: 基于金属-电介质-金属(MDM)膜层结构的滤波器拥有小的角度依赖性, 因此对实现宽色域LCD, 是一种非常有效的方法。但其光利用率很低, 3种背光源的光效率分别为26.5%、35.4%以及40.7%。