王艳春 1张跃变 1,*程化 1,**陈树琪 1,2,***
作者单位
摘要
1 南开大学物理科学学院,泰达应用物理研究院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,天津 300071
2 山西大学极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
光学元件的小型化与集成化一直是光场调控和集成光学领域的研究重点与难点之一。光学人工微结构具有在亚波长尺度上灵活调控光场振幅、偏振、相位、频率等属性的能力。通过与片上光波导或微腔集成,人工微结构可以为实现更紧凑的片上集成光子学器件以及更精确、更丰富的光场调控提供新的解决方案和更多的可能性。本文依据片上集成人工微结构在不同环节中调控的光场类型的差异,将其分成三类进行了讨论。介绍了基于不同设计原理的片上集成人工微结构在自由空间光入射耦合、波导模式面内调控以及离片辐射场调控方向的研究进展,并对该领域的部分新兴方向进行了展望。
人工微结构 超构表面 光场调控 集成光学 微纳光学 
光学学报
2024, 44(10): 1026004
谈冲 1,3孙艳 1戴宁 1郝加明 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室,上海 200083
2 复旦大学 光电研究院,上海市智能光电与感知前沿科学研究基地,上海 200433
3 中国科学院大学,北京 100049
红外热敏探测器不管是在**还是在民用领域都有着非常重要的应用。传统的红外热敏探测器主要采用宽光谱吸收的方式,这虽然赋予了器件宽带响应的特点,但同时也会因为引入了不必要的辐射热导而增加本底噪声,从而限制了器件的探测性能极限。研究表明,具有窄带选择性吸收的热敏探测器在特定的条件下可以突破这一极限。经过精心设计的人工微纳结构不但可以实现波长选择性吸收来降低器件的辐射热导,而且由于其具有亚波长特性,还可以大大降低器件的热容,从而为实现高性能的红外热敏探测器提供了可能性。本文在简单介绍红外探测器基本概念的基础上,聚焦测辐射热计、温差电偶和热释电探测器件,回顾总结基于人工微结构体系的光谱选择性红外热敏探测器的相关研究进展。
热敏探测器 光谱选择性 人工微结构 超构表面 thermal detectors spectrally selective artificially engineered nanostructures metasurfaces 
红外与毫米波学报
2023, 42(5): 594
作者单位
摘要
南开大学物理科学学院, 天津 300071
与天然或人工晶体结构类似, 微结构材料是采用功能基元(即人工微结构,也可称为“人工原子”)加空间序构的方式构筑的新材料体系, 它可以实现均匀材料所不具有的超常物性。从半导体超晶格开始, 人工微结构经历了光学超晶格、光(声)子晶体、超构材料等的发展, 性能调控范围也由原来的电性能扩展到光、声、热、磁、力等。近年来有关铌酸锂晶体及其人工微结构研究举世瞩目, 以南京大学为代表的中国科研团队从铌酸锂晶体的畴结构调控开始, 在该领域做出许多原创性工作, 研究水平居国际前列。展望未来, 发展铌酸锂集成光子学还面临三方面的挑战, 包括LNOI器件的刻蚀技术、铌酸锂晶圆缺陷和大尺寸铌酸锂薄膜的制备。
非线性 人工微结构 光学超晶格 人工晶体 铌酸锂 集成光子学 
人工晶体学报
2022, 51(9-10): 1515
作者单位
摘要
复旦大学 材料科学系 微纳光子结构教育部重点实验室,上海 200433
薄层的红外探测材料虽然能够保持很好的均匀性,减少了红外探测时的噪音,但由于薄层红外探测材料体积偏小,限制了红外探测器的吸收。针对不同红外探测材料的特点,利用人工微结构能够有效地改善红外探测器的性能。文中介绍了增强薄层红外探测材料吸收的策略,分别是使用金属背板、金属光栅结构和非对称F-P型金属腔体结构, 它们在各自适应的场景下都能取得不错的效果。同时也简略地介绍了人工微结构调控吸收峰高和峰宽的机理。并且展示了人工微结构在几种红外探测器件上的应用。最后,提出了一种人工微结构碲镉汞红外探测器的设计,实现了在3.5~5.5 μm大气窗口内的宽频吸收, 其中吸收峰的高度为91.8%,吸收峰的相对宽度为41.8%,在大气窗口内的大部分频率,增强系数均大于6。人工微结构的发展开拓了传统红外器件的设计思路,为新型的红外器件提供了理论依据和指导。
人工微结构 超材料 红外探测器 artificial microstructure metamaterial infrared detector 
红外与激光工程
2021, 50(1): 20211002
作者单位
摘要
1 南开大学物理科学学院、泰达应用物理研究院弱光非线性光子学教育部重点实验室, 天津 300071
2 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
3 山东师范大学光场调控及应用协同创新中心, 山东 济南 250358
人工微结构可以捕获特定频率的电磁波,其为增强光与物质相互作用以及调控光场的重要平台之一。连续体束缚态在能谱上位于辐射连续区域,其是开放波动系统中与辐射连续态完全正交的本征态。连续体束缚态源于波动的相干相消,可以极大地抑制微纳光子器件的辐射损耗,为解决人工微纳结构中的光束缚提供全新思路。本文回顾连续体束缚态的发展历程,着重阐述连续体束缚态的理论模型在不同人工光学微纳结构中的进展与应用。连续体束缚态有望促进光通信、集成光学及高效率光场调控等领域的发展。
光学器件 物理光学 连续体束缚态 模式相干 人工微结构 辐射的品质因数 
光学学报
2021, 41(1): 0123001
作者单位
摘要
1 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究院 中国科学院纳米器件与应用重点实验室, 江苏 苏州215123
2 中国科学技术大学 纳米技术与纳米仿生学院, 安徽 合肥 230026
3 暨南大学 纳米光子学研究院 广东省光纤传感与通信技术重点实验室, 广东 广州511443
近年来, 太赫兹技术得到迅速发展, 在通信、反恐、检测和医药等领域展现了广泛的应用潜力。尤其是许多生物分子和材料在太赫兹波段存在特征的吸收光谱, 而且太赫兹波能量低损伤小等特点, 使得太赫兹生化传感器越来越受到关注。然而, 由于太赫兹波的波长较长与生物分子等的尺寸差别非常大, 导致相互作用比较弱, 从而限制了太赫兹传感器的性能。通过微纳电磁结构对光场空间分布和频率分布的调控, 增强太赫兹波传感器的灵敏度是当前的研究热点。文中将重点介绍各种微纳结构太赫兹传感技术的原理和研究现状, 并通过梳理其发展趋势和当前的性能制约因素, 讨论此方向将来的发展方向和应用前景。
太赫兹 传感器 人工微结构 超材料 terahertz sensor microstructure metamaterial 
红外与激光工程
2019, 48(2): 0203001
潘晓航 1,2,*许昊 2俞伟伟 2沈宏 2[ ... ]戴宁 2
作者单位
摘要
1 上海大学 材料科学与工程学院, 上海 200444
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室, 上海 200083
近年来, 由亚波长人工微结构单元组成的超构材料, 因其具有自然材料所不具备的奇特物理性质, 吸引了人们的广泛关注.其中最有趣的应用之一就是利用亚波长人工微结构增强对电磁波的吸收.设计并实现了一种人工超构材料柔性可弯曲的高性能太赫兹吸收器.为了实现最优的结构设计, 分别对器件的结构周期、金属条宽度、介质层厚度和材料光学性质等关键结构及材料参数进行了系统优化.实验结果显示在频率3 THz附近器件峰值吸收率高达99%, 与数值模拟结果相吻合.
人工微结构 超吸收 太赫兹 柔性 artificial electromagnetic materials super-absorber terahertz wave flexible 
红外与毫米波学报
2019, 38(1): 50
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室,上海 200083
2 华东师范大学 极化材料与器件教育部重点实验室,上海 200241
综述了近几年来亚波长陷光结构HgCdTe红外探测器研究进展.系统介绍了一种结合有限元方法与时域有限差分方法对红外探测器的“光”“电”特性进行联合模拟和设计方法,以及基于这种新的数值模拟方法对亚波长人工微结构HgCdTe红外探测器的模拟和分析结果.理论分析和实验研制数据均显示这种新型亚波长人工微结构结构具有很好的陷光特性,在提高长波红外探测器性能方面具有潜在应用前景.
HgCdTe红外探测器 亚波长人工微结构 陷光效应 长波红外探测器 金属表面等离子激元 HgCdTe infrared detectors subwavelength microstructure photon trapping long wavelength infrared detectors surface plasmon polaritons 
红外与毫米波学报
2016, 35(1): 25

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