作者单位
摘要
1 吉首大学物理与机电工程学院,湖南 吉首 416000
2 湖南第一师范学院物理与化学学院,湖南 长沙 410205
提出一种基于表面等离子体侧耦合谐振腔的可调类电磁诱导透明(EIT)温度传感系统。利用时域有限差分法(FDTD),探究腔内液体注入量对透射窗口中心波长的影响。结合表面等离子体(SPPs)对周围环境介电性能的敏感性,对该系统的温度传感性能进行了研究。结果表明,注入氯仿和乙醇的共振波长均与温度变化呈线性关系,并且注入氯仿对温度的灵敏度比乙醇更高,可达到0.425 nm/℃。研究成果将为高集成度光开关、传感以及慢光等器件的研制提供理论指导。
表面等离子体 谐振腔 时域有限差分法 传感 surface plasmon polaritons resonant cavity finite-difference time-domain sensing 
应用激光
2023, 43(5): 0077
作者单位
摘要
中国矿业大学 信息与控制工程学院,江苏 徐州 221116
该文提出了一种由单边复合周期人工表面等离子体激元(SSPPs)波导和叉指谐振器构成的新型小型化低通双陷波滤波器。该滤波器首先去除了传统SSPPs滤波器的模式转换结构,有效地减小了滤波器的尺寸,从而实现滤波器的小型化。此外,该滤波器分别在SSPPs传输线和底部金属板引入叉指谐振器,从而产生两个传输零点,实现了两个可独立调谐的陷波。仿真与实测结果均表明,该文所提出的滤波器具有较高的传输效率,其截止频率为8.3 GHz,带内的回波损耗低于16.6 dB,陷波抑制均达到20 dB。
人工表面等离子体激元 小型化 复合周期 陷波 spoof surface plasmon polaritons (SSPPs) miniaturization composite periodic notch 
压电与声光
2023, 45(6): 804
作者单位
摘要
1 萍乡学院机械电子工程学院, 江西 萍乡 337055
2 湖南理工职业技术学院新能源学院, 湖南 湘潭 411104
设计了一种由一个槽型腔和两个波导耦合构建的金属-介质-金属 (MDM) 滤波器,并利用时域有限差分法对该结构进行了仿真研究,分析了主要结构参数对滤波器传输特性的影响。研究发现:纵向位移Ld对传输特性有重要影响, 会导致新的谐振峰出现; 在一定范围内, 槽腔宽度Wc 的增加使得透射峰增加并且更均匀地分布在600~1500 nm范围内。通过参数优化最终设计了分布于550、730、920、1330 nm波段窗口附近的多通道滤波器,该设计透射峰窄、品质因子良好,且结构简单、易于集成、制作方便,能够很好地运用在波分复用系统及光通信中。
光电子学 表面等离子激元 金属-介质-金属结构波导 时域有限差分法 传输特性 optoelectronics surface plasmon polaritons metal-dielectric-metal structural waveguide finite-difference time-domain transmission characteristics 
量子电子学报
2023, 40(6): 983
作者单位
摘要
山东理工大学 物理与光电工程学院,淄博 255049
基于表面等离激元提出了一种含金属挡板的波导侧向耦合谐振腔系统。当入射光从波导的入射端进入到该结构时,谐振腔会形成较窄的离散带,金属挡板会产生较宽的连续态,较窄的离散态与较宽的连续态发生干涉时,形成两种不同模式的Fano共振谱线。采用时域有限差分法对该结构的传输特性进行了仿真计算,分别研究了结构的磁场分布、电场分布、透射特性和传感性能,根据磁场分布图和电场分布图可更好地解释Fano共振的形成机理。仿真数据分析结果表明,几何参数与介质折射率可以调节结构的传输性能。最后对结构的几何参数进行了优化处理,得到了在最优参数下,该结构产生的两个Fano共振的品质因数分别为4.502×105和1.967×105,对应的灵敏度分别为800 nm/RIU和1 400 nm/RIU,均达到了较高的数值,具有良好的传感性能。所设计的耦合结构可为提高微纳光学传感器的性能提供一种可行的途径。
表面等离激元 金属-介质-金属波导 Fano共振 品质因数 灵敏度 Surface plasmon polaritons Metal-dielectric-metal waveguide Fano resonance Figure of merit Sensitivity 
光子学报
2023, 52(10): 1052415
作者单位
摘要
1 山西大同大学 物理与电子科学学院 微结构电磁功能材料省市共建山西省重点实验室,大同 037009
2 杭州电子科技大学 电子信息学院 智能微传感器与微系统教育部工程研究中心,杭州 310018
3 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 太赫兹研究中心,天津 300072
利用排布在人工表面等离激元传输线两侧的微结构谐振组实现了波导类电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)效应,并基于此开发了结构紧凑的片上传感器。根据电场分布的特性,发现片上类EIT效应的传感工作机理主要是利用暗模谐振器内部的强局域化电场对周围介质的敏感程度,能够反映到EIT特征频率的偏移量和谐振幅度的变化。进一步地,详细仿真了待测物的折射率、正切损耗、厚度、半径等参数变化对EIT透明窗口的响应规律,发现该片上传感器在1.26~1.79折射率变化范围下的灵敏度可达1.12 GHz/RIU,传感品质因数值为5.45。实验中通过对三种食用油进行传感测量,验证了所提出的基于类EIT效应的片上传感器具有高灵敏度、无标记检测和实验灵活的特点。
人工表面等离激元 电磁诱导透明 片上系统 折射率传感 近场耦合 Spoof surface plasmon polaritons Electromagnetically induced transparency On-chip system Refractive index sensing Near-field coupling 
光子学报
2023, 52(10): 1052408
作者单位
摘要
兰州大学, 物理科学与技术学院 甘肃 兰州 730000
作为光与石墨烯中的传导电子在其表面形成的准粒子, 量子等离激元因其展示出的对光超越衍射极限的强束缚特性而在发展量子互联器件方面有很大的应用前景。然而石墨烯对量子等离激元显著的吸收通常会导致其所介导的量子信息发生耗散, 这极大地限制了其应用。本文我们通过研究量子辐射体和单层石墨烯表面的量子等离激元的近场强耦合, 提出了一个克服损耗量子等离激元对辐射体量子相干性破坏作用的物理机制: 我们发现随着量子辐射体和石墨烯之间距离的减小, 它们形成的总系统能谱中会出现一个束缚态, 此时辐射体量子信息的完全耗散将被有效抑制, 且最终可以持续保持到稳态。我们的结论提供了一个抑制损耗量子等离激元对辐射体量子信息破坏作用的行之有效的方法, 这为发展量子激元器件提供了一定的理论基础。
量子等离激元 石墨烯 量子辐射体 束缚态 surface plasmon polaritons graphene nanodisk quantum emitter bound state 
量子光学学报
2023, 29(1): 010801
刘海 1,2赵思怡 1,2陈聪 1,2高鹏 1,2[ ... ]李雷 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国矿业大学 教育部地下空间智能控制工程研究中心,徐州 221116
2 中国矿业大学 信息与控制工程学院,徐州 221116
设计了一种金属/介质/金属复合光栅与梯度超表面相结合的多功能器件。通过复合光栅的非对称结构实现光的非对称传输,当调制后的波矢量与表面等离极化激元的波矢量相匹配时,金属光栅激发的表面等离极化激元产生单波段光传输;通过梯度超表面实现光的异常反射。当x偏振态光波入射时,不同入射方向可在不同波段激发表面等离极化激元,由于上下光栅的不同周期和非对称的介质环境,光栅可分别在1 128 nm和1 550 nm处实现高透射率;另外在反向入射方向,该器件在1 300~1 400 nm整个波段表现为零吸收,反射率大于90%,可作为反射器。当y偏振态光波入射时,在反向入射方向器件通过相位梯度超表面实现异常反射。该结构可为各种偏振相关的多功能器件和集成光学元件提供参考。
复合光栅 非对称传输 梯度超表面 表面等离极化激元 异常反射 Composite grating Asymmetric transmission Gradient metasurface Surface plasmon polaritons Abnormal reflection 
光子学报
2023, 52(9): 0923002
作者单位
摘要
南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室,人工微结构科学与技术协同中心,江苏 南京 210093
高速率、低功耗的小型化电光调制器是现代电通信网络和微波光子系统的关键组成部分。基于人工表面等离激元的慢光效应,设计了一种利用金属光子晶体电极的马赫-曾德尔干涉仪电光调制器。通过在薄膜铌酸锂光子芯片上调控微波色散与群速度,实现了微波与光波之间更强的相互耦合作用。对电光重叠积分因子的分析表明,这种结构相较条形电极结构可以通过更短的传播长度得到相同的相移,实现高效的调制过程。同时,所提慢光效应结构也可以应用于其他集成化的电光器件。
光学器件 电光调制器 人工表面等离激元 慢光效应 薄膜铌酸锂 optical devices electro-optic modulators spoof surface plasmon polaritons slow-light effect thin-film lithium niobate 
光学学报
2023, 43(19): 1923001
作者单位
摘要
1 山西大同大学物理与电子科学学院微结构电磁功能材料省市共建山西省重点实验室,山西 大同 037009
2 山西大同大学云冈学学院,山西 大同 037009
3 天津大学精密仪器与与光电子工程学院太赫兹研究中心,天津 300072
借助于结构化的金属/介质界面所形成的人工表面等离激元,能够将太赫兹场束缚在亚波长量级,同时利用单元结构对几何参数的色散特性,可以在二维尺度上操纵太赫兹波,为集成化、小型化片上太赫兹功能器件的发展提供了解决途径。利用立体金属柱子结构的色散特性构建二维渐变折射率透镜,在此基础之上设计平面望远镜、波导耦合器、双功能透镜等二维太赫兹人工表面等离激元传输调控器件,并通过电磁仿真分析每种功能器件的工作性能。本工作不仅丰富了太赫兹表面波调控器件家族,并有望进一步发展表面等离激元链路的太赫兹片上系统。
太赫兹 人工表面等离激元 渐变折射率 片上透镜 terahertz spoof surface plasmon polaritons gradient refractive index on-chip lens 
激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811018
作者单位
摘要
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院,江苏 南京 210023
在金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜(DBR)双层结构中,利用金属与DBR交界面上的塔姆等离激元(TPPs)能够激发金属光栅狭缝内的表面等离激元(SPPs)的法布里-珀罗(F-P)谐振,由此产生的能量局域有助于感知狭缝内填充介质的折射率参数。为了进一步提升TPPs的激发效率,实现高灵敏度折射率传感,本文提出在金属光栅底部引入金属膜层构建金属光栅-金属膜-DBR的三层复合结构,采用有限元法分析了膜层厚度对复合结构透射谱线的定量影响。仿真结果显示,随着金属膜层厚度的增加,透射峰的谱宽单调减小,而峰值透射率呈现先增大后减小的变化趋势,在膜厚为12 nm时最大,相比无膜层结构,光谱峰值透射率提升约29%。在此基础上通过改变光栅占空比及金属光栅高度,分析了光栅狭缝中三到五阶类F-P谐振模对应的透射峰的传感性能指标。结果表明,随着占空比的减小,各阶谐振模透射峰的灵敏度显著增大。当选择占空比为60%时,四阶和五阶谐振透射峰的传感灵敏度分别升至171.20 nm/RIU(灵敏度单位)和178.35 nm/RIU。此外,改变金属光栅的高度可以实现折射率探测区间近乎线性移动,当光栅高度从900 nm增大到1200 nm时,基于三到五阶谐振模式的探测区间可以有效覆盖从1.00到2.27的折射率区间。本文的研究结果为利用TPPs进行折射率传感提供了一种有效的设计思路。
遥感与传感器 表面等离激元 塔姆等离激元 金属光栅 类法布里-珀罗谐振 折射率传感器 remote sensing and sensors surface plasmon polaritons Tamm plasmon polaritons metal grating quasi Fabry-Perot resonance refractive index sensor 
光学学报
2023, 43(14): 1428002

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