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oe1(光电查) - 科学论文

8 条数据
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  • [IEEE 2018年第20届透明光学网络国际会议(ICTON) - 布加勒斯特(2018年7月1日-2018年7月5日)] 2018年第20届透明光学网络国际会议(ICTON) - 基于超薄金层的双曲超材料制备初步研究

    摘要： 本文将介绍我们团队开发的用于制备多层双曲超材料（HMMs）的工艺方案。当前技术可实现金属层最小可重复厚度低至6纳米，介质层最低可达4纳米。报告中我们将展示如何通过采用粘附层来获得光学性能优于标准工艺的金层——该粘附层对金属性能的影响小于传统的铬或钛粘附层。这类有机粘附层具有介电特性，因而不会增强金属响应。由于其介电常数虚部可忽略且实部与二氧化硅极为接近，它们对HMMs特性的影响微乎其微。我们将展示采用有机粘附层的金层比金属粘附层更接近理论光学响应的特性，并阐释可能机理。该技术还可进一步用于制备具有HMMs特性的金属-介质多层结构。报告将讨论相关制备工艺及光学表征结果。

    关键词： 金层光学特性、双曲超材料、超薄金层

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 基于熵分析的近场热光伏系统性能评估

    摘要： 近场辐射热传递可显著提升热光伏（TPV）系统的输出功率。因此，探究如何提高近场TPV系统的能量转换效率至关重要。本研究基于有效介质理论中的涨落-耗散定理，从热力学公式出发评估了近场TPV系统的性能。研究发现：采用InAs或GaSb电池的近场TPV系统分别能实现更高的热通量或效率极限；而由纳米线/纳米孔阵列构成的双曲超材料（HMM）发射极TPV系统，相比块体参考体系具有更高的热通量和效率极限。这归因于HMM能支持双曲模式，且其辐射特性对能量转换效率展现出有利的熵含量。本工作提供了一种无需考虑系统运作机制即可确定效率极限并建立近场TPV系统效率目标的方法，研究成果将助力HMM发射极与TPV电池材料的设计应用，从而提升近场TPV系统的效率。

    关键词： 热光伏系统、近场辐射传热、能量转换效率、双曲超材料、熵分析

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 有限双曲超材料中高k模的存在条件

    摘要： 支持具有极大波矢（高k值）的光波是双曲超材料（HMMs）的主要特性之一。这类光波在成像和寿命调控等HMM应用中起着关键作用。作为广泛应用的解析方法，有效介质近似（EMA）在计算实际结构的高k模式时存在缺陷——该理论仅适用于隐含无限周期结构的亚波长晶胞。本文通过传统EMA方法，综合考虑边界效应与空间色散效应，精确计算了有限厚度多层HMMs的高k模式。针对金属-介质交替堆叠结构采用非局域均匀化方法，将相应的有效介质视为夹在衬底与环境覆盖层之间的高k波导。该理论使我们识别出两类体波（即短程传播模式与长程传播模式），并首次量化了这些模式的数量及其截止条件。通过传输矩阵法对多层结构进行严格数值模拟，以及红外波段HMMs的光学特性实验验证，证实了该理论的有效性。

    关键词： 亚波长金属-介质多层膜、有效介质理论、高k模式、双曲超材料

    更新于2025-09-23 23:00:42

  • [IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山(2019.8.5-2019.8.8)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 利用双曲超材料在电信波长下产生圆偏振艾里光束

    摘要： 超表面在艾里光束生成方面展现出巨大潜力，但现有的基于等离子体/介质超表面的圆偏振艾里光束发生器存在效率低下和/或缺乏振幅调制的问题。双曲超材料（HMMs）在多维度（包括相位、振幅和偏振）高效调控电磁波方面表现出卓越潜力。本文提出利用HMM波导阵列在通信波长下生成兼具相位与振幅调制的圆偏振艾里光束，并通过仿真验证其优异性能。该策略可为同时需要振幅与相位动态调控的复杂电磁场生成提供通用方案。

    关键词： 艾里光束，双曲超材料

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 通过耦合体等离子极化激元模式与波导模式实现等离激元干涉光刻

    摘要： 基于表面等离激元的等离子体光刻技术已被证实能够突破衍射极限并实现超分辨图案制备。然而此前大多数研究存在能量效率低下和亚波长激发光栅的问题，阻碍了其在纳米制造中的应用。本研究提出一种特殊等离子体光刻原型，其基于通过超材料（HMM）压缩的体等离激元极化激元（BPP）模式与耦合层/HMM/光刻胶（PR）三明治结构中支持的波导模式的耦合。结果表明：在光栅四阶衍射光干涉下，可在整个光刻胶层产生比入射光强度高220%以上的强光刻光强、高深宽比（1.5:1）以及57.5纳米半节距的周期性图案。光刻线宽可达920纳米掩模周期的1/16，约为436纳米照明光波长的1/8。这种周期缩减设计使器件制备更简易、低成本，并对多层膜粗糙度表现出良好耐受性。此外，理论分析方法可广泛适用于包括248、365和405纳米在内的其他紫外波段系统。

    关键词： 双曲超材料、体等离极化激元、波导模式、等离子体光刻、表面等离激元

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 与光学双曲材料耦合的电偶极子的手性发射

    摘要： 我们研究了双极子在超曲面超材料（HMM）上发射的方向特性，并展示了手性发射的可能性，这种发射强烈依赖于双极子的偏振状态。通过麦克斯韦方程的严格解，我们提出了关于手性的解析结果，这些结果取决于HMM中不同倏逝模式的激发——其中部分模式在当前实验中易于实现。手性的起源在于双极子偏振平行分量与垂直分量所产生发射场的近场干涉效应，尤其当这两种偏振相位差为π/2时更为显著。我们获得了手性与双极子距HMM距离的依赖关系。对于某些特定复椭圆偏振的双极子，可实现真正的单向发射。本分析基于多层HMM的格林函数。我们还展示了金属表面发射体的手性发射结果。这些发现为控制表面波激发提供了新途径，在HMM表面分子传感领域具有潜在应用价值。

    关键词： 偶极子、极化、表面波、双曲超材料、手性发射

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [IEEE 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 可见光波段双曲超材料中光子自旋霍尔效应的首次实验观测

    摘要： 光子自旋霍尔效应[1]或光的自旋霍尔效应[2]是固态系统中电荷载流子自旋霍尔效应的光子类比现象。该效应通常发生在光束在空气-玻璃界面发生折射时，或当光束投射到斜面时（后者被称为光的几何自旋霍尔效应[3]）。一般而言，光子自旋霍尔效应会导致光强峰值的偏振相关横向位移[3,4]。后者的一个典型例子是横向Imbert-Fedorov光束位移[3]，它发生在近轴光束在各向同性光学界面的陡变不均匀处发生反射或折射时。光子自旋霍尔效应在自旋依赖型分束器、光学二极管[1]和表面传感器等领域的潜在应用，已在纳米光子学、等离子体光学、超材料、拓扑光学和量子光学等光子学分支中得到研究[1,2]。本文实验展示了可见光波段双曲超材料（HMMs）中光自旋霍尔效应的极端角度敏感性与增强现象[5]。如图1(a)所示，该效应通过由交替金/氧化铝层构成的176纳米厚超材料透射呈现。我们的超材料体系中横向光束位移对入射角极为敏感——当入射角变化约0.003弧度（≈0.17°）时，光束位移会从几乎为零急剧变化至数百微米（图1(b)）。实验结果与基于Tang等人理论[6]的计算值高度吻合，该计算采用了实际制备的超材料参数，并考虑了光束发散和装置误差。这种薄层结构中巨大的光子自旋霍尔增强效应与极端角度敏感性，可用于开发紧凑型自旋霍尔器件，通过偏振操控光子，在量子光学与通信领域具有直接应用价值。

    关键词： 光学二极管、光子自旋霍尔效应、双曲超材料、自旋依赖型分束器、表面传感器、可见光波段

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 含双曲超材料一维光子晶体中的红移间隙

    摘要： 在传统的全介质一维光子晶体（1DPCs）中，对于横磁（TM）和横电（TE）两种偏振模式，随着入射角增大，光子带隙会向短波长方向移动（蓝移）。我们基于超常波矢色散特性，在由交替排列的超材料（HMMs）与介质构成的一维光子晶体中，通过理论推导和实验验证实现了TM偏振模式的红移带隙——该超材料通过亚波长晶胞结构的二氧化钛与银层叠仿制而成。但TE偏振模式的带隙仍保持蓝移特性。因此，这类带隙边缘可用于实现高效宽角偏振选择。我们在365纳米波长下，成功实现了50°至80°入射角范围的高效偏振选择。

    关键词： 一维光子晶体、红移带隙、偏振选择、双曲超材料

    更新于2025-09-04 15:30:14