1 太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部/山西省重点实验室, 山西 太原 030024
2 太原理工大学 物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
增强荧光发射可以提高荧光检测灵敏度、提高LED的亮度，在提高发光器件性能方面具有重要意义。由于金属结构在增强局域场、增强荧光发射方面具有很好效果，而柔性电介质材料具有灵活的可弯曲性特性，本文提出一种由金属-电介质-金属（MDM）组成的柔性结构以增强荧光发射。利用时域有限差分方法系统研究了该结构对量子点定向发射增强的影响。理论计算表明柔性MDM结构局部起伏和弧度对荧光增强起促进作用，且可以使位于结构中心位置量子点的量子效率增强约7倍。此外，还可以改变电介质的折射率和厚度从而实现目标波长的可调谐性。实验结果表明该柔性MDM结构对荧光增强有一定的促进作用，这一发现对未来的显示技术和柔性发光器件都有很大的价值，对高效柔性器件的开发应用具有一定的指导意义。
荧光增强 柔性结构 定向发射 波长可调 fluorescence enhancement flexible structure directional emission tunable wavelength
1 太原理工大学 1.新型传感器与智能控制教育部/山西省重点实验室
2 2. 物理与光电工程学院, 太原 030024
提出了一种三角形硅二聚体纳米天线结构, 该结构可以从激发和发射过程同时提高荧光物质的荧光发光效率, 并且实现荧光的远场定向发射增强。利用时域有限差分法详细研究了不同组合方式的三角形二聚体、不同三角形直角边长以及不同二聚体底角间距对荧光发射增强效果的影响, 并进行了结构参数的优化, 研究了该结构对荧光激发过程的影响。结果表明, 三角形硅二聚体纳米天线结构的直角边长为300nm, 二聚体底角间距为0nm是纳米天线的最优参数。相对于裸光源, 硅二聚体纳米天线使点光源的荧光发射增强了7倍, 实现了远场定向发射。而且, 在405nm波长光的激发下, 荧光激发过程也得到了增强。
荧光传感 纳米天线 米氏共振 定向发射 fluorescence sensing nano antenna Mie resonance directional emission
1 太原理工大学 1. 新型传感器与智能控制教育部/山西省重点实验室
2 2. 物理与光电工程学院, 太原 030024
为了增强量子点的定向发光强度, 提出了一种由硅柱二聚体和二氧化钛圆盘组成的复合纳米天线结构。利用时域有限差分方法系统研究了硅柱二聚体的轴参数、截面类型以及复合纳米天线结构对量子点定向发光增强的影响。结果表明, 对于中心波长为600nm的量子点, 硅柱二聚体的轴参数对量子点的发光影响不大, 椭圆形截面的硅柱二聚体可以实现较大的量子点发光增强。此外, 在复合纳米天线的作用下, 不仅可以获得较大的量子效率增强, 还可以实现量子点高度定向的发射效果, 量子效率增强约6倍, 定向收集效率可以达到50%。
荧光传感器 硅柱二聚体 二氧化钛圆盘 定向发射 fluorescence sensor silicon column dimer TiO2 disk directional emission
1 商丘师范学院物理与电气信息学院, 河南 商丘 476000
2 北京大学人工微结构与介观物理国家重点实验室, 北京 100871
最近几年，具有非圆对称边界形状的光学微腔，即非对称微腔，已经成为微纳光子学领域中的一个重要研究方向。非对称微腔打破了常规回音壁光学微腔的边界圆对称性，使得回音壁模式的辐射具有明显方向性，无需借助外部耦合器件即能有效地同环境交换能量，有望应用于制作集成光学器件和实现自由空间光互联。概要介绍了非对称微腔中的最新研究进展，包括高准直定向发射、高效的自由空间光激发、棘轮形非对称腔以及三维非对称腔4个研究方向，概述其基本原理并展望了未来的发展。
微纳光学 非对称微腔 定向发射 自由空间耦合 棘轮 混沌 激光与光电子学进展
2012, 49(6): 060006
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083
Square microcavity laser with an output waveguide is proposed and analyzed by the finite-difference time-domain (FDTD) technique. For a square resonator with refractive index of 3.2, side length of 4 microns, and output waveguide of 0.4-micron width, we have got the quality factors (Q factors) of 6.7*10^(2) and 7.3*10^(3) for the fundamental and first-order transverse magnetic (TM) mode near the wavelength of 1.5 microns, respectively. The simulated intensity distribution for the first-order TM mode shows that the coupling efficiency in the waveguide reaches 53%. The numerical simulation shows that the first-order transverse modes have fairly high Q factor and high coupling efficiency to the output waveguide. Therefore the square resonator with an output waveguide is a promising candidate to realize single-mode directional emission microcavity lasers.
时域有限差分法 正方形谐振腔 输出波导 定向发射 140.4780 Optical resonators 140.3410 Laser resonators 140.3570 Lasers, single-mode 230.3990 Micro-optical devices Chinese Optics Letters
2007, 5(8): 463
