1 枣庄学院 光电工程学院，山东 枣庄 277100
2 枣庄学院 信息科学与工程学院，山东 枣庄 277100
提出一种石墨烯-金属超材料复合太赫兹传感器，充分利用石墨烯能带Dirac点附近费米能级对样品的灵敏响应结合超材料表面强局域电场实现了对谷氨酸溶液浓度的多维超灵敏传感。实验结果表明，传感器在频率f =0.58 THz处存在一个明显的透射峰，且该透射峰幅值随谷氨酸溶液浓度的增加先升高后降低。若以透射峰幅值作为传感指标，器件能够探测到的最低浓度在10−1 fg/mL量级。另外，从传感器的透射波相位差-频率关系曲线中提取的斜率与浓度具有类线性关联，这意味着相位差信息也可以作为有效的传感指标。结合透射幅值和相位差两个传感指标，器件可以实现对谷氨酸溶液浓度的超灵敏精确检测。文中提出的器件为发展基于太赫兹超材料的超灵敏氨基酸传感器提供了帮助。
太赫兹超材料 传感器 石墨烯 多维超灵敏 terahertz metamaterials sensors graphene multi-dimension and ultra-sensitivity 红外与激光工程
2023, 52(9): 20230045
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 枣庄学院光电工程学院, 山东 枣庄 277160
电磁超表面由于其独特的电磁特性为调控电磁波提供了有力工具, 合适地设计成编码、 随机、 相位不连续、 完美吸收器等超表面, 就能够控制电磁波的散射以及反射特性, 实现雷达散射截面的缩减。 本文综述了不同的电磁超表面利用漫反射或者吸收等特性实现在微波和太赫兹波段雷达散射截面缩减中的应用。 分析表明, 编码超表面由不同的数字单元组成, 其反射相位差在很宽的频段范围内满足恒定的关系, 设计特殊的单元序列使入射的电磁波产生非定向散射, 更高bit编码超表面更容易灵活调控电磁波; 随机超表面通过调节阵元的尺寸实现宽带移相从而将金属目标特征性强的反射峰打散成一个无规律、 杂乱的波, 产生漫反射; 不连续超表面由于相位不连续可使电磁波发生漫反射或者异常反射; 吸收器通过合理设计结构尺寸实现吸收电磁波能量来减小反射。 因此电磁超表面在雷达隐身、 宽带通讯、 成像等方面具有重要的应用前景。 最后对电磁超表面在雷达散射截面缩减中应用的发展趋势进行了初步探讨, 未来将向着宽带、 柔性、 大角度等方面发展。
电磁超表面 雷达散射截面 编码 随机 相位不连续 吸收器 Electromagnetic metasurface Radar cross section Coding Random Phase discontinuities Absorber Progress 光谱学与光谱分析
2016, 36(6): 1639
1 枣庄学院光电工程学院, 山东 枣庄277160
2 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津300072
超材料对电磁场的局域增强以及对周围环境的介电性质敏感等特性, 可用于无标记生物检测, 因而越来越受到国内外的学术关注, 特别是太赫兹波段的超材料生物传感器。 总结了近年来太赫兹波段超材料在生物传感器方面取得的进展。 首先介绍了超材料生物传感器的基本原理, 接着分析和讨论了衬底材料和厚度的选择、 超材料结构对传感器灵敏度的影响。 分析表明, 通过优化结构、 采用低介电常数和损耗低的薄衬底, 能进一步提高生物传感器的灵敏度, 并且多种物质在太赫兹波段都有直接的电磁响应特征, 因此利用太赫兹波段超材料实现无标记生物检测具有很大的应用潜力。 最后初步探讨了该生物传感器的发展趋势与前景。
传感器 太赫兹 时域光谱 超材料 生物 进展 Sensor Terahertz Time-domain spectroscopy Metamaterial Biology Development 光谱学与光谱分析
2014, 34(9): 2365
枣庄学院 光电工程学院, 山东 枣庄 277160
以单层聚苯乙烯微球阵列为模板, 通过控制其表面金膜蒸镀时间, 制备了具有不同厚度的空心半球壳结构的金纳米膜.利用扫描电子显微镜和自制光谱仪分别测量了金膜表面形貌和其透射光谱, 并分析了金膜形貌与其光学性质间的关系, 同时以4-巯基苯胺为探针分子测定了金膜的表面增强喇曼散射效应.结果表明, 该金纳米膜的表面等离子体共振波长随膜厚度增大而发生红移, 在可见与近红外波段较宽范围内可调谐, 并且, 当金膜共振波长与入射激发光波长较近时, 探针分子可产生出较强的表面增强喇曼信号.同时, 对该现象的产生机制也进行了理论解释.
纳米结构 薄膜 半球壳 波长调谐 Nanostructures Films Semi-shell Wavelength tuning
1 枣庄学院光电工程学院, 山东 枣庄 277160
2 天津大学精密仪器与光电工程学院, 天津 300072
基于产生负介电常数的周期性金属线单元结构,利用平行金属双柱设计了具有双负通带的两种太赫兹波段二维左手材料。应用时域有限积分算法研究了二维左手材料的传输特性,仿真结果表明，在0.76 THz附近，平行金属双柱的表面电荷振荡与反向平行电流引发了电磁谐振，出现良好的负折射效应。 在0.75~0.78 THz之间同时具有负等效磁导率和负等效介电常数, 双负通带带宽约为0.03 THz。进一步研究了金属双柱间距、长度及基板厚度等结构参数对双负通带带宽的影响。研究结果为太赫兹波段左手材料的设计和研制提供了参考。
材料 光电子学 太赫兹波 左手材料 金属双柱 传输特性
1 枣庄学院物理与电子工程系，山东 枣庄 277160
2 郑州大学河南省激光与光电信息技术重点实验室，河南 郑州 450052
为了得到太赫兹波在二维三角晶格光子晶体中的传播特性，利用平面波展开法数值模拟了三角晶格能带结构和态密度分布，得出E偏振当填充率f=0．9069和H偏振f=0．7346时出现最大光子带隙，在f=0．8358出现最大完全光子带隙。计算表明，增加介电常数的差值，太赫兹波在三角晶格光子晶体中传播的带隙增加了，光子晶体态密度的分布验证了存在光子带隙的范围。研究结果为太赫兹波器件的开发提供了理论依据。
激光技术 太赫兹波 平面波展开法 三角晶格 光子能带结构 光子晶体态密度 laser teclinique THz wave plane wave expansion method triangular lattice photonic band structure photon density of states
1 郑州大学河南省激光与光电信息技术重点实验室,河南,郑州,450052
2 北京交通大学理学院,北京,100044
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所,天津,300072
本文用平面波展开法研究了太赫兹波(THz)在二维正方晶格光子晶体中的传播特性.分析了晶格常数为α=0.1mm的正方晶格介质柱二维光子晶体,在0～1.8THz频段范围内,通过数值计算,发现当介质圆柱半径r=0.2α时,E偏振出现最大绝对光子带隙,带隙位于0.283-0.400THz,带隙宽度为0.117THz,相应的带隙波长范围为84.9μm至120μn,处于THz波段,并分析了随着相对介电常数差值的增大出现的TM带隙宽度增大.研究结果为THz器件的开发提供了理论依据.
太赫兹波 光子晶体 平面波展开法 正方品格 光子能带结构
1 郑州大学河南省激光与光电信息技术重点实验室,郑州,450052
2 枣庄学院物理与电子工程系,山东,枣庄,277160
3 天津大学激光与光电子研究所,天津,300072
对Ar+激光器产生的514.5nm的连续光泵浦KTP晶体的光学参量振荡器(CW-KTP-OPO)做了理论上的分析,分别讨论了KTP晶体在Ⅱ类相位匹配时x-z平面和x-y平面内的匹配情况,数值模拟了其角度调谐曲线,并且计算了两种匹配方式下的有效非线性系数及其阈值功率,证实了其实验的可行性,并最终确定了晶体的切割角为θ=-90°(Φ)=50.60°,可以有效输出1.029μm左右的的参量光.
连续波光学参量振荡器(CW-OPO) KTP晶体 Ar+激光器 Ⅱ类相位匹配
1 郑州大学 河南省激光与光电信息技术重点实验室，河南 郑州 450052
2 昌吉学院 物理系，新疆 昌吉 831100
3 曲阜师范大学物理工程学院，山东 曲阜 273165
4 曲阜师范大学 激光研究所，山东 曲阜 273165
对线形腔LD泵浦掺镱的双包层光纤激光器进行研究，通过数值模拟，分析了不同泵浦方式下的泵浦光、激光输出功率和增益特性在光纤中的分布。结果表明，单端后向泵浦输出功率率较高，对于小功率光纤激光器则是最佳选择。进一步又研究了单端后向对称泵浦输出功率与光纤长度及腔镜反射率的影响，为提高光纤激光器的输出功率提供了理论和实验依据。
双包层光纤激光器 单端泵浦 双端泵浦 数值分析 线形腔 double-clad fiber laser single-end-pumped double-end-pumped numerical analysis linear cavity
