作者单位
摘要
1 吉首大学物理与机电工程学院,湖南 吉首 416000
2 湖南第一师范学院物理与化学学院,湖南 长沙 410205
提出一种基于表面等离子体侧耦合谐振腔的可调类电磁诱导透明(EIT)温度传感系统。利用时域有限差分法(FDTD),探究腔内液体注入量对透射窗口中心波长的影响。结合表面等离子体(SPPs)对周围环境介电性能的敏感性,对该系统的温度传感性能进行了研究。结果表明,注入氯仿和乙醇的共振波长均与温度变化呈线性关系,并且注入氯仿对温度的灵敏度比乙醇更高,可达到0.425 nm/℃。研究成果将为高集成度光开关、传感以及慢光等器件的研制提供理论指导。
表面等离子体 谐振腔 时域有限差分法 传感 surface plasmon polaritons resonant cavity finite-difference time-domain sensing 
应用激光
2023, 43(5): 0077
作者单位
摘要
山东大学微电子学院,山东济南 250100
太赫兹表面等离激元(SPPs)是利用亚波长周期性结构在太赫兹频段模拟的具有与可见光频段表面等离激元相似的光学特性的电磁波,分为传输型和局域型 2种。本文将石墨烯引入太赫兹表面等离激元结构作为动态激励源,通过外加偏压改变石墨烯的电导率,分别实现了对传输型表面等离激元的幅度、频率、相位和对局域表面等离激元共振强度的动态调控。本文方法为表面等离激元的动态调控提供了新的思路,拓宽了表面等离激元在太赫兹频段的应用。
表面等离激元 太赫兹 石墨烯 动态调控 Surface Plasmons Polaritons terahertz graphene active modulation 
太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(8): 965
作者单位
摘要
南京邮电大学电子与光学工程学院、 柔性电子(未来技术)学院, 江苏 南京 210023
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。
表面等离激元 MDM波导 Fano谐振 开口环形谐振腔 Surface plasmons polaritons Metal-dielectric-metal waveguides Fano resonance Split-ring cavity 
光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1746
作者单位
摘要
中国矿业大学 信息与控制工程学院,江苏 徐州 221116
该文提出了一种由单边复合周期人工表面等离子体激元(SSPPs)波导和叉指谐振器构成的新型小型化低通双陷波滤波器。该滤波器首先去除了传统SSPPs滤波器的模式转换结构,有效地减小了滤波器的尺寸,从而实现滤波器的小型化。此外,该滤波器分别在SSPPs传输线和底部金属板引入叉指谐振器,从而产生两个传输零点,实现了两个可独立调谐的陷波。仿真与实测结果均表明,该文所提出的滤波器具有较高的传输效率,其截止频率为8.3 GHz,带内的回波损耗低于16.6 dB,陷波抑制均达到20 dB。
人工表面等离子体激元 小型化 复合周期 陷波 spoof surface plasmon polaritons (SSPPs) miniaturization composite periodic notch 
压电与声光
2023, 45(6): 804
作者单位
摘要
1 萍乡学院机械电子工程学院, 江西 萍乡 337055
2 湖南理工职业技术学院新能源学院, 湖南 湘潭 411104
设计了一种由一个槽型腔和两个波导耦合构建的金属-介质-金属 (MDM) 滤波器,并利用时域有限差分法对该结构进行了仿真研究,分析了主要结构参数对滤波器传输特性的影响。研究发现:纵向位移Ld对传输特性有重要影响, 会导致新的谐振峰出现; 在一定范围内, 槽腔宽度Wc 的增加使得透射峰增加并且更均匀地分布在600~1500 nm范围内。通过参数优化最终设计了分布于550、730、920、1330 nm波段窗口附近的多通道滤波器,该设计透射峰窄、品质因子良好,且结构简单、易于集成、制作方便,能够很好地运用在波分复用系统及光通信中。
光电子学 表面等离子激元 金属-介质-金属结构波导 时域有限差分法 传输特性 optoelectronics surface plasmon polaritons metal-dielectric-metal structural waveguide finite-difference time-domain transmission characteristics 
量子电子学报
2023, 40(6): 983
作者单位
摘要
山东理工大学 物理与光电工程学院,淄博 255049
基于表面等离激元提出了一种含金属挡板的波导侧向耦合谐振腔系统。当入射光从波导的入射端进入到该结构时,谐振腔会形成较窄的离散带,金属挡板会产生较宽的连续态,较窄的离散态与较宽的连续态发生干涉时,形成两种不同模式的Fano共振谱线。采用时域有限差分法对该结构的传输特性进行了仿真计算,分别研究了结构的磁场分布、电场分布、透射特性和传感性能,根据磁场分布图和电场分布图可更好地解释Fano共振的形成机理。仿真数据分析结果表明,几何参数与介质折射率可以调节结构的传输性能。最后对结构的几何参数进行了优化处理,得到了在最优参数下,该结构产生的两个Fano共振的品质因数分别为4.502×105和1.967×105,对应的灵敏度分别为800 nm/RIU和1 400 nm/RIU,均达到了较高的数值,具有良好的传感性能。所设计的耦合结构可为提高微纳光学传感器的性能提供一种可行的途径。
表面等离激元 金属-介质-金属波导 Fano共振 品质因数 灵敏度 Surface plasmon polaritons Metal-dielectric-metal waveguide Fano resonance Figure of merit Sensitivity 
光子学报
2023, 52(10): 1052415
作者单位
摘要
1 山西大同大学 物理与电子科学学院 微结构电磁功能材料省市共建山西省重点实验室,大同 037009
2 杭州电子科技大学 电子信息学院 智能微传感器与微系统教育部工程研究中心,杭州 310018
3 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 太赫兹研究中心,天津 300072
利用排布在人工表面等离激元传输线两侧的微结构谐振组实现了波导类电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)效应,并基于此开发了结构紧凑的片上传感器。根据电场分布的特性,发现片上类EIT效应的传感工作机理主要是利用暗模谐振器内部的强局域化电场对周围介质的敏感程度,能够反映到EIT特征频率的偏移量和谐振幅度的变化。进一步地,详细仿真了待测物的折射率、正切损耗、厚度、半径等参数变化对EIT透明窗口的响应规律,发现该片上传感器在1.26~1.79折射率变化范围下的灵敏度可达1.12 GHz/RIU,传感品质因数值为5.45。实验中通过对三种食用油进行传感测量,验证了所提出的基于类EIT效应的片上传感器具有高灵敏度、无标记检测和实验灵活的特点。
人工表面等离激元 电磁诱导透明 片上系统 折射率传感 近场耦合 Spoof surface plasmon polaritons Electromagnetically induced transparency On-chip system Refractive index sensing Near-field coupling 
光子学报
2023, 52(10): 1052408
作者单位
摘要
1 重庆大学 光电工程学院 光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044
2 重庆大学 资源与安全学院 煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室,重庆 400044
针对单层硼烯吸光效率低的难题,提出了一种基于塔姆等离激元的硼烯近完美吸收器件,通过入射光直接激发高度局域的塔姆等离激元模式,深入研究了硼烯的近红外光学响应。仿真结果表明,所设计的硼烯/一维光子晶体结构能够有效提高硼烯的吸光效率,相比单层硼烯提升了一个数量级。同时器件在不同面内晶体方向上表现出强烈的各向异性。通过改变硼烯狄拉克电子密度,将器件在xy偏振方向上的吸光效率提高至95.52%和96.63%,对应共振吸收波长为1 550 nm和1 607 nm。此外,通过改变一维光子晶体结构、氧化铝间隔层厚度及单层硼烯在间隔层中的位置等参数能够实现对吸收效率及吸收波长的灵活调控。该器件具有吸收效率高、工作波段可调等显著优点,可为发展下一代片上集成光电器件提供机遇。
硼烯 塔姆等离激元 近完美吸收器 近红外波段 各向异性光学材料 Borophene Tamm plasmon polaritons Nearly perfect absorber Near-infrared band Anisotropic optical materials 
光子学报
2023, 52(10): 1052404
作者单位
摘要
兰州大学, 物理科学与技术学院 甘肃 兰州 730000
作为光与石墨烯中的传导电子在其表面形成的准粒子, 量子等离激元因其展示出的对光超越衍射极限的强束缚特性而在发展量子互联器件方面有很大的应用前景。然而石墨烯对量子等离激元显著的吸收通常会导致其所介导的量子信息发生耗散, 这极大地限制了其应用。本文我们通过研究量子辐射体和单层石墨烯表面的量子等离激元的近场强耦合, 提出了一个克服损耗量子等离激元对辐射体量子相干性破坏作用的物理机制: 我们发现随着量子辐射体和石墨烯之间距离的减小, 它们形成的总系统能谱中会出现一个束缚态, 此时辐射体量子信息的完全耗散将被有效抑制, 且最终可以持续保持到稳态。我们的结论提供了一个抑制损耗量子等离激元对辐射体量子信息破坏作用的行之有效的方法, 这为发展量子激元器件提供了一定的理论基础。
量子等离激元 石墨烯 量子辐射体 束缚态 surface plasmon polaritons graphene nanodisk quantum emitter bound state 
量子光学学报
2023, 29(1): 010801
刘海 1,2赵思怡 1,2陈聪 1,2高鹏 1,2[ ... ]李雷 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国矿业大学 教育部地下空间智能控制工程研究中心,徐州 221116
2 中国矿业大学 信息与控制工程学院,徐州 221116
设计了一种金属/介质/金属复合光栅与梯度超表面相结合的多功能器件。通过复合光栅的非对称结构实现光的非对称传输,当调制后的波矢量与表面等离极化激元的波矢量相匹配时,金属光栅激发的表面等离极化激元产生单波段光传输;通过梯度超表面实现光的异常反射。当x偏振态光波入射时,不同入射方向可在不同波段激发表面等离极化激元,由于上下光栅的不同周期和非对称的介质环境,光栅可分别在1 128 nm和1 550 nm处实现高透射率;另外在反向入射方向,该器件在1 300~1 400 nm整个波段表现为零吸收,反射率大于90%,可作为反射器。当y偏振态光波入射时,在反向入射方向器件通过相位梯度超表面实现异常反射。该结构可为各种偏振相关的多功能器件和集成光学元件提供参考。
复合光栅 非对称传输 梯度超表面 表面等离极化激元 异常反射 Composite grating Asymmetric transmission Gradient metasurface Surface plasmon polaritons Abnormal reflection 
光子学报
2023, 52(9): 0923002

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