北京工业大学 信息学部 微电子学院, 北京 100124
提出了一种品质因数(Q)-频率(f)特性与电感值(L)-频率(f)特性增强的新型高线性有源电感, 主要由负跨导器、新型正跨导器、Q值增强调制模块、反馈电阻、两级电平转换电路和负跨导器分流支路组成。通过多个电路单元间的协同配合和所设置的三个外部偏置端电压的联合调谐, 该有源电感不但具有高Q值, Q值相对于电感值可独立调节, 而且高Q峰值及电感值在不同频率下能够基本保持不变, 同时也有高的线性度。验证结果表明, 在6 GHz下, Q值可在275~4 471之间变化, 调谐率为1768%, 而电感值的变化率仅为15%; 在48 GHz、52 GHz、56 GHz和6 GHz的4个频点下, 分别获得了4 480、4 469、4 473和4 471的高Q峰值, 变化率仅为024%, 且电感值分别为7532 nH、7467 nH、7909 nH、7977 nH, 变化率仅为63%; 电感值的-1 dB压缩点为-13 dBV。
有源电感 高Q值 独立调节 高线性度 active inductor high quality factor independent adjustment high linearity
1 首都师范大学物理系, 北京 100048
2 太赫兹光电子学教育部重点实验室, 北京 100048
本文设计了一种非对称金属十字单元结构, 该结构由沉积于石英基底上的两个相互垂直共面金条构成。传统的金属十字结构中常用的LC谐振和偶极子谐振的辐射损耗较大, 限制了超表面传感器实现高品质因子和高透射率, 故通过打破传统金属十字结构的对称性, 引入类Fano共振效应, 从而使得透射峰灵敏度达到了218 GHz/RIU, 传感器的品质因子达到了78.3。通过分析该超表面的电场和表面电流分布, 探究了Fano共振效应的物理机制, 并进一步研究太赫兹传感器的结构参数对透过谱的影响, 通过调整结构参数优化该传感器的传感性能。最后, 设计了具有不同共振频率的非对称金属十字太赫兹传感器以便后续用于不同种类的微量氨基酸溶液的检测。
太赫兹 超表面 高灵敏度 高品质因子 非对称结构 Fano共振 结构优化 terahertz metasurface high sensitivity high quality factor asymmetric structure Fano resonance structure optimization
Author Affiliations
Abstract
Centre for THz Research, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
We propose and experimentally demonstrate a high quality (Q)-factor all-silicon bound state in the continuum (BIC) metasurface with an imperforated air-hole array. The metasurface supports two polarization-insensitive BICs originated from guided mode resonances (GMRs) in the frequency range of 0.4 to 0.6 THz, and the measured Q-factors of the two GMRs are as high as 334 and 152, respectively. In addition, the influence of the thickness of the silicon substrate on the two resonances is analyzed in detail. The proposed all-silicon THz metasurface has great potential in the design and application of high-Q metasurfaces.
bound state in the continuum all-silicon metasurface high-quality factor terahertz Chinese Optics Letters
2023, 21(11): 113601
南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室，江苏 南京 210093
连续域束缚态（BIC）是一种特殊本征态，它与扩展态共存却具有强烈的局域性，不向自由空间辐射能量。自1929年被发现以来，BIC的相关理论与实验都取得了长足发展，成为当前的一个热门研究方向。在BIC研究的众多方向中，光子学是BIC研究中的一个重要平台，在非线性光学、传感与滤波、波导与通信等方向都有应用。本文回顾了BIC的研究历史并系统地介绍了光子学领域中BIC的分类及产生机制；归纳了几种常用的理论分析方法，并讨论了光子学BIC现有的应用以及未来展望。
光子学 连续域束缚态 高品质因子 涡旋奇点 光学学报
2023, 43(16): 1623008
1 兰州交通大学电子与信息工程学院，甘肃 兰州 730070
2 兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室，甘肃 兰州 730070
为了能够得到洛伦兹线型、Fano线型、类电磁诱导透明和类电磁诱导吸收这4类线型，提出了一种基于Fabry-Perot（FP）腔的微槽型微环谐振器。该结构在FP腔外侧引入了两个空气孔来提高品质因数。通过改变结构参数和选取不同的波长范围，实现了以上4类线型。采用的模拟仿真方法为时域有限差分法，结合传输矩阵法，对所提结构进行了模拟仿真和参数优化数值模型的建立。仿真结果表明，所提结构的品质因数达到了90112，消光比约为15 dB。
光学器件 微环谐振器 多线型 微槽型微环 高品质因数
1 福州大学物理与信息工程学院, 福建 福州 350108
2 泉州师范学院光子技术研究中心, 福建 泉州 362000
受激拉曼散射是拓展激光波长的一种方法。微球腔回音壁模(WGMs)具有模式体积小、功率密度高的特点,有利于研究受激拉曼散射现象。光学介质的极化率大,拉曼增益因子也大,因此通过溶胶-凝胶法在SiO2微球腔表面共掺杂稀土离子Yb 3+及重金属离子Zr 4+,以增加膜层极化率的方式增强拉曼增益,获得阈值降低、效率增加的自激发拉曼激光。对比了在976 nm光源激励下SiO2微球腔分别单掺Yb 3+与Yb 3+-Zr 4+离子共掺所产生的1295 nm附近三级自激发拉曼激光,结果表明随着Zr 4+离子掺杂浓度提升至10%,三阶自激发拉曼激光的阈值从129.47 mW降低至15.70 mW,拉曼激光转换效率提升了3.09倍,在相同泵浦功率下获得增强的自激发拉曼激光。
激光技术 镱/锆共掺杂微球 高品质因子 拉曼增益因子 自激发拉曼激光 中国激光
2021, 48(24): 2401001
强激光与粒子束
2021, 33(10): 103007
1 中国科学院 声学研究所，北京100190
2 中国科学院大学，北京100490
该文设计并制作了一种基于新型声表面波(SAW)单端对谐振器的金黄色葡萄球菌生物传感器，该传感器采用了叉指电极中间内置敏感区域的谐振器结构。首先基于微扰理论分析了SAW生物传感器的响应机理。然后结合耦合模理论分析，得到了该谐振器的频率响应曲线。通过网络分析仪测量，实际制作的SAW谐振器的频率响应与仿真结果一致，且具有高品质因数的优点。实验中采用该结构对金黄色葡萄球菌进行初步检测，结果表明检测结果线性度较好，为下一步实现SAW传感器特异性实时检测金黄色葡萄球菌奠定了基础。
声表面波传感器 单端对谐振器 敏感区域 高品质因数 金黄色葡萄球菌 surface acoustic wave(SAW) sensor one port resonator sensitive area high quality factor Staphylococcus aureus
Centre for THz Research, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
Frontiers of Optoelectronics
2015, 8(1): 1
从理论和实验上研究了一种具有C3对称性的平面特异材料中的类Fano谐振模式。该平面特异材料由互补劈裂开口环谐振器(CSRRs)周期排列而成, 每个原胞包含3个缝隙, 具有三度旋转对称性。当水平偏振的电磁波入射到该结构时, 具有高品质因子的类Fano谐振模式可以被激励, 透过率频谱上表现为尖锐的谐振峰。该类Fano谐振由单元内3个CSRR局域模式的平面内耦合形成的对称态和反对称态耦合产生, 在传感器、滤波器方面有广阔的应用前景。
类Fano谐振 特异材料 高品质因子 Fano-like resonance metamaterials high quality factor
