作者单位
摘要
1 桂林电子科技大学信息与通信学院广西高校微电子器件与集成电路重点实验室,广西 桂林 541004
2 桂林电子科技大学光电工程学院,广西 桂林 541004
提出一种偏振不敏感且高选择性的新型纳米结构颜色滤波器。当平面光入射到超材料表面时,金属与介质交界处会发生表面等离子体共振和光学异常透射现象,部分频率的光被束缚在微纳结构中,而其他频率的光发生透射,从而实现滤色效果。采用时域有限差分法,对4种不同结构的滤波器的透射光谱和颜色显示规律进行研究。同时,还研究了结构周期、圆环直径、十字架宽度和偏振角等参数对透射光谱和滤波特性的影响。结果表明:与单层表面等离子结构相比,所提双层等离子体亚表面结构模型的透射率更高;在可见光波段内,该滤波器具有偏振不敏感特性,半峰全宽的最小值为23.26 nm,并且具有90.5%的高透射率。这项研究为下一代颜色滤波器的设计提供了理论参考。
表面光学 高传输效率 偏振不敏感 高选择性 双层等离子体 可见光 
光学学报
2024, 44(8): 0824001
Author Affiliations
Abstract
1 Zhengzhou University of Aeronautics, School of Materials Science and Engineering, Zhengzhou, China
2 Nanjing University, College of Engineering and Applied Sciences, National Laboratory of Solid State Microstructures, Nanjing, China
3 South China University of Technology, College of Physics and Optoelectronics, Guangzhou, China
Metasurfaces have emerged as a flexible platform for shaping the electromagnetic field via the tailoring phase, amplitude, and polarization at will. However, the chromatic aberration inherited from building blocks’ diffractive nature plagues them when used in many practical applications. Current solutions for eliminating chromatic aberration usually rely on searching through many meta-atoms to seek designs that satisfy both phase and phase dispersion preconditions, inevitably leading to intensive design efforts. Moreover, most schemes are commonly valid for incidence with a specific spin state. Here, inspired by the Rayleigh criterion for spot resolution, we present a design principle for broadband achromatic and polarization-insensitive metalenses using two sets of anisotropic nanofins based on phase change material Ge2Sb2Se4Te1. By limiting the rotation angles of all nanofins to either 0 deg or 90 deg, the metalens with a suitable numerical aperture constructed by this fashion allows for achromatic and polarization-insensitive performance across the wavelength range of 4–5 μm, while maintaining high focusing efficiency and diffraction-limited performance. We also demonstrate the versatility of our approach by successfully implementing the generation of broadband achromatic and polarization-insensitive focusing optical vortex. This work represents a major advance in achromatic metalenses and may find more applications in compact and chip-scale devices.
metasurfaces broadband achromatic metalenses polarization insensitivity phase change materials of Ge2Sb2Se4Te1 
Advanced Photonics Nexus
2023, 2(5): 056002
作者单位
摘要
1 宁波大学信息科学与工程学院,浙江 宁波 315211
2 温州大学电气与电子工程学院,浙江 温州 325035
提出一种相变材料辅助的非易失性硅基偏振不敏感1×2模式光开关,该器件包括偏振分束单元、偏振合束单元、定向耦合结构单元、偏振不敏感交叉波导以及模式转换单元。通过调谐相变材料的晶态与非晶态,可实现偏振不敏感的多模光开关功能。利用粒子群智能算法和时域有限差分法对所提出的器件进行优化并分析其性能。仿真结果表明,在1535~1569 nm波长范围内:输入TE0模式时,所设计器件的插入损耗小于1.37 dB,串扰小于-13.12 dB;输入TM0模式时,所设计器件的插入损耗小于1.61 dB,串扰小于-17.39 dB。
集成光学 硅基光子学 模式光开关 偏振不敏感 非易失性 
光学学报
2023, 43(11): 1113001
作者单位
摘要
云南大学信息学院, 云南 昆明 650500
提出了一种新型的宽带可调谐超材料吸收器/反射器的设计方案,该结构由方形的单层石墨烯和被SiO2介质层隔开的金属接地平面组成。由于单元结构的对称性,在光波垂直入射时该吸收器具有极化不敏感特性。通过连续地调节石墨烯的费米能级,可以改变其表面电导率,使得该结构在整个宽吸收带上的工作状态可以在反射器和吸收器之间切换。数值仿真结果表明,该吸收器的吸收率在90%以上的吸收带宽达到了4.13 THz,并且吸收器在65°的宽入射角范围内保持着良好的宽带吸收性能。所提吸收器可以广泛应用于高性能的太赫兹设备中,如有源伪装、成像、调制器和光电开关等。
材料 超材料 吸收 石墨烯 极化不敏感 光电开关 
中国激光
2020, 47(8): 0803001
作者单位
摘要
1 西南大学物理科学与技术学院, 重庆 400715
2 成都信息工程大学电子工程学院, 四川 成都 610225
提出一种柔性超薄吸透一体化电磁窗结构的设计方法,其能够在宽入射角范围内吸收任意极化的电磁波,并且在特定频段内具有几乎透明的透射窗口。测试结果表明,该结构在4.46 GHz时吸收率为93%,在2.86 GHz时透射率为98%,对应的插入损耗为0.09 dB。样品的整体厚度为0.288 mm,超薄的厚度使得该结构柔性可弯曲,易与曲面目标共形。在此基础上,提出宽带吸透一体化电磁窗结构的设计方法,仿真结果表明,在7.7~12.2 GHz吸收率都能达到90%,在4.35 GHz时透射率为90%,且具有宽入射角特性。
光学器件 电磁窗结构 吸透一体化 低插入损耗 柔性可弯曲 极化无关 
光学学报
2019, 39(12): 1223005
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所国家光电子工艺中心, 北京 100083
2 云南师范大学太阳能研究所,云南 昆明 650092
采用三元InGaAs体材料为有源区,通过直接在InGaAs体材料中引入0.20%张应变来加强TM模的增益,研制了一种适合于作波长变换器的偏振不灵敏半导体光放大器(SOA)。在低压金属有机化学气相外延(LP-MOVPE)的过程中,只需调节三甲基Ga的源流量便可获得所要求的张应变量。制作的半导体光放大器在200 mA的注入电流下,获得了50 nm宽的3 dB光带宽和小于0.5 dB的增益抖动;重要的是,半导体光放大器能在较大的电流和波长范围里实现小于1.1 dB的偏振灵敏度。对于1.55 μm波长的信号光,在200 mA的偏置下,其偏振灵敏度小于1 dB,同时获得了大于14 dB光纤到光纤的增益,3 dBm的饱和输出功率和大于30 dB的芯片增益。用作波长变换器,可获得较高的波长变换效率。进一步提高半导体光放大器与光纤的耦合效率,可得到性能更佳的半导体光放大器。
光电子学 半导体光放大器 张应变 偏振不灵敏 信号增益 饱和输出功率 
中国激光
2004, 31(11): 1381
作者单位
摘要
1 吉林大学电子工程系,吉林,长春,130023
2 中国科学院半导体所,北京,100083
研制了适于InGaAsP光放大器偏振不灵敏的增益介质,采用有源区内交替的张应变和压应变排列的混合应变量子阱结构,器件做成带有倾角的扇形。实验中发现该结构既抑制了激射又改善了器件的偏振灵敏性,实现了偏振灵敏度小于0.5 dB,100 mA偏置时可达0.1 dB。在较大的电流范围内,峰的半高全宽(FWHM)为40 nm。
物理光学 张应变阱 压应变阱 偏振不灵敏 增益介质 
中国激光
2003, 30(1): 53

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