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由倏逝波激发的大金纳米球的多极辐射
摘要： 我们提出利用全内反射构型中产生的倏逝波来激发大尺寸金纳米球，并研究了金纳米球所支持的高阶等离子体模式的辐射特性。研究发现，倏逝波激发等效于同时利用入射光和反射光进行激发，这使我们能够控制用于激发纳米粒子的电场方向。此外，散射光强度显著增强而背景噪声大幅抑制，从而可以检测高阶等离子体模式的辐射。与表面等离子体极化激元激发相比，金属基底诱导的镜像效应影响也被消除。通过使用s偏振光激发金纳米球并采用p偏振分析仪检测散射光，我们成功从空间域和频域揭示了金纳米球电四极模式的辐射特性。本研究成果对表征大尺寸纳米粒子高阶模式的辐射具有重要意义，并为设计纳米级光子器件提供了实用价值。
关键词： 散射、等离子体模式、电偶极子、辐射图样、金纳米球、倏逝波、电八极子、电四极子
更新于2025-11-21 11:24:58
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通过拓扑优化设计具有完全带隙的光子材料
摘要： 光子材料可能表现出完全禁止电磁波传播的特性。为实现横磁（TM）和横电（TE）模式的完全光子带隙（CPBG），源自结构设计的双向进化结构优化（BESO）方法被扩展应用于此目的。该优化问题通过最大化TM和TE模式复波矢量最小虚部来构建。根据灵敏度分析，逐步调整光子材料原胞内的材料分布以扩大波矢量的最小虚部。由此在目标频率处获得特定频率的完全光子带隙，并实现具有新颖拓扑构型的光子材料优化结构。数值算例表明，所提出的拓扑优化方法能有效开启不同指定频率的完全光子带隙，这对控制任意偏振电磁波的传播具有重要意义。
关键词： 拓扑优化，完全带隙，倏逝波，光子材料
更新于2025-09-23 15:21:01
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利用干涉式倏逝波激发纳米天线实现超高灵敏度位移与相位计量
摘要： 我们提出了一种基于纳米天线与干涉消逝波相互作用实现超高灵敏度位移与相位测量的方法。研究表明，通过优化纳米天线设计，微小的位移和相对相位变化可转化为傅里叶空间中散射方向的改变。这种高灵敏度响应源于消逝波干涉图案中产生的纯虚数坡印廷矢量方向具有显著的位置依赖性。利用强约束的消逝驻波，我们在纳米天线的零散射方向（该方向随位移呈大范围线性变化）上实现了高灵敏度测量；而采用弱约束的消逝波干涉时，可在特定位置附近获得对微小位移或相位变化的更高灵敏度。该方法的高灵敏特性可为多种计量应用奠定基础，同时该研究也揭示了坡印廷矢量虚部（与无功功率相关、常被光子学领域忽视的物理量）的重要意义。
关键词： 纳米天线、坡印廷矢量、倏逝波、位移计量学、相位计量学
更新于2025-09-23 15:21:01
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聚合物光纤传感器——合成与应用的简要综述
摘要： 光纤传感器（FOSs）是基于光纤的传感设备，已广泛用于检测物理、化学和生物参数。聚合物光纤（POFs）作为光纤的重要类型，由于玻璃光纤（GOFs）的压倒性流行，其在光学传感领域的潜力一直未被充分发掘。近年来，POFs独特的物理和化学特性开始吸引人们将其用于制造高性能传感器。本文综述了基于POFs的光纤传感器的最新进展。特别地，文章将重点介绍POF传感器制造中采用的新技术，包括单层石墨烯、倏逝波吸收、局域表面等离子体共振和光纤布拉格光栅。
关键词： 局域表面等离子体共振、光纤布拉格光栅、倏逝波、微结构聚合物光学纤维、聚合物光纤传感器
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于近红外区域工作的纳米银条D形光纤化学传感器的理论评估
摘要： 在本研究中，我们提出了一种基于表面等离子体共振的D形光纤化学传感器，该传感器通过在单模光纤抛光表面沉积纳米级银条带制成。通过优化所设计传感器的各项参数以实现最大波长灵敏度。基于COMSOL Multiphysics有限元法对传感特性进行了研究。在折射率（RI）范围为1.34至1.42的宽范围内获得了2100 nm/RIU的平均波长灵敏度；当折射率范围缩小至1.38至1.42时，在3.08×10?5 RIU分辨率下实现了3240 nm/RIU的最大波长灵敏度和192 RIU?1的最大振幅灵敏度。结果表明，所设计的传感器在高折射率范围内表现优异，因此可用于化学和生物传感领域。
关键词： 纳米尺度、表面等离子体共振、折射率、D形结构、倏逝波
更新于2025-09-23 15:19:57
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利用纳米级激光诱导荧光成像技术精确测量压力驱动和电驱动流中的近壁面pH值
摘要： 本研究基于纳米级激光诱导荧光技术开发了一种近壁面pH测量技术，用于评估玻璃-溶液界面附近pH值的空间-时间分布。将pH敏感染料荧光素钠盐溶解于工作流体中，并通过激光束全内反射产生的倏逝波进行激发。采用高pH缓冲溶液（pH?10）作为参比，基于比率校准法测定近壁面pH分布。该技术应用于压力驱动流和电渗流，研究了界面电势与外电场对质子浓度的影响。压力驱动流中近壁面pH值较体相pH低约0.2，这是由于带负电的玻璃壁面吸引局部过量质子所致。该pH偏移在低离子强度溶液中尤为显著，表明近壁面pH与双电层厚度密切相关。电渗流中的pH偏移较压力驱动流小约0.02，并随电场强度增强而减小。此外，时间序列测量以5.2×5.2微米的空间分辨率清晰呈现了电渗流中非均匀pH分布的时变特征。测量不确定度在95%置信水平下评估为0.16个pH单位。这些结果证实了该技术评估固体-液体界面10-100纳米范围内空间-时间质子浓度的可行性。该技术将有助于定量研究静电相互作用与离子传输，推动生化分析与水净化等领域纳米级电化学传输技术与器件的发展。
关键词： 液-固界面、激光诱导荧光、质子浓度、双电层、倏逝波、电渗流、pH测量
更新于2025-09-19 17:13:59
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电场诱导双折射对平板波导倏逝波传感器灵敏度的影响
摘要： 我们研究了利用电场诱导双折射提高基于倏逝波相互作用的单轴各向异性平板波导传感器灵敏度的潜力，并以铌酸锂波导芯为例进行了计算。针对波导传感器中同时传播的两种模式，我们推导了相应的传感器灵敏度公式。研究区分了两种不同情况：第一种是电场沿铌酸锂波导薄膜光轴方向（+c轴，正向电场）施加；第二种是电场反向于该单轴晶体的光轴（-c轴，负向电?。┦┘?。结果表明：对于正向电场，增大电场会增强总各向异性，从而导致传感器灵敏度下降；而对于负向电场，增大负向电场的绝对值会降低总各向异性，进而提高传感器灵敏度。此外，通过研究物理参数对传感器灵敏度的影响发现，为使灵敏度最大化，建议采用折射率尽可能接近被测介质折射率的各向同性基底。
关键词： 倏逝波，单轴各向异性，平面波导传感器，诱导双折射，传感器灵敏度
更新于2025-09-12 10:27:22
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渐逝波对热光伏电池暗电流的影响
摘要： 当热光伏（TPV）电池的发射体与电池间隙缩小至亚微米距离（近场区域）时，由倏逝波引起的光子隧穿效应将显著增强，从而使电池输出功率大幅提升。在此条件下对TPV电池进行精确建模，对近场TPV系统的设计与优化至关重要。传统建模方法采用暗电流与短路电流之和，而直接法运用光子化学势。研究表明，通过维恩近似修正直接法可实现两种方法的关联。通过对比不同建模方法，我们定量分析了近场区域中倏逝波对TPV电池性能参数（特别是不同发射体与电池材料下的暗电流）的影响。结果表明：辐射复合饱和电流受倏逝波和带隙能量的显著影响。展示不同建模方法计算的电流-电压特性曲线，证明标准方法采用的恒定饱和电流会在近场区域产生重大误差。对于发射体工作在较低温度的TPV系统，我们证明在计算发射体与接收器之间的净辐射热传递时，必须考虑光子化学势。
关键词： 倏逝波、暗电流、近场热光伏、二极管
更新于2025-09-11 14:15:04
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利用倏逝波的和频振动光谱技术——探索介观尺度材料的不规则与复杂表面
摘要： 随着材料科学的快速发展，亟需能够在微米和纳米尺度上表征材料的按需技术。本文研究表明，通过采用棱镜几何构型，全内反射和频振动光谱（TIR-SFG）可用于表征具有不规则或复杂表面的介观材料。我们展示了四个代表性案例：首先揭示机械研磨会微妙改变原始材料的表面分子结构；其次证明旋涂法会显著改变颗粒样品的表面分子结构；第三发现羧基化多壁碳纳米管（c-MWCNTs）的表面重构可响应环境变化；第四追踪了甲苯在活性炭上的表面吸附与脱附动力学。这些实验表明，SFG技术仍有广阔的研究领域可拓展，适用于研究具有不规则或复杂表面的介观尺度材料。
关键词： 表面表征、和频生成、振动光谱学、介观尺度材料、倏逝波
更新于2025-09-10 09:29:36
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基于氧化锌纳米结构活性表面的酶生物传感
摘要： 为利用氧化锌作为生物活性表面，分析了沉积在不同基底上的Ag/ZnO介观结构。本文展示了采用配备毫米透镜的电磁传感器（eNDE）对不同基底上沉积的条栅（用作生物活性表面）进行测试所获得的结果，该方法通过填充固定化酶的微缝光栅（MSG）产生的倏逝波增强效应来提升检测性能。
关键词： 电磁传感器、酶生物传感、生物活性表面、倏逝波、氧化锌纳米结构
更新于2025-09-09 09:28:46