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基于太赫兹法诺共振超表面的高灵敏度蛋白质识别生物传感器
摘要： 太赫兹超表面生物传感器因其无标记、实时和原位检测特性在生物领域受到广泛关注。本文提出了一种基于25微米柔性聚酰亚胺衬底的新型太赫兹超表面生物传感器——平面Fano非对称开口环谐振器（ASR）阵列。研究表明，在该系统0.81和1.13 THz传输凹陷附近分别可获得160 GHz/RIU和240 GHz/RIU的折射率灵敏度。相应地，在实验中将蛋白A/G、A/G+IgG点样于ASR表面的生物传感器样品中，分别观测到向低频方向移动8.9 GHz和11.7 GHz、17.6 GHz和52.9 GHz的频移。这些结果展示了蛋白质的高灵敏度无标记检测，为太赫兹波段传感提供了一种新的可行途径。
关键词： 法诺共振、太赫兹、生物传感器、超表面
更新于2025-09-23 15:21:01
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具有相变法诺谐振器的单向光子电路
摘要： 我们证明，在光子电路的两个微谐振器之一（与总线波导耦合）中集成相变材料（PCM），可产生单向法诺共振并形成单向传输窗口。该相变由光致加热引发，伴随PCM谐振器消光系数的骤增。由于光子电路的不对称性，触发相变的输入光强临界值强烈依赖于入射光方向，后者决定了所形成传输窗口的单向特性。该效应可用于片上无磁隔离器和Q开关。
关键词： 光学隔离器、相变材料、光子电路、单向传输、法诺共振
更新于2025-09-23 15:21:01
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[施普林格光学科学系列] 光学与微波中的法诺共振 第219卷（物理与应用）|| 弱耦合、强耦合、临界耦合与法诺共振：统一视角
摘要： 在基于受驱耗散耦合振子的简单经典模型的统一框架下，分析了弱耦合、强耦合与临界耦合的横向概念以及法诺共振现象。通过对系统参数空间的细致探索，我们发现了若干有趣现象——线形继承效应、普适吸收线形及强临界耦合。这些概念对于理解多种系统的响应特性可能具有重要意义，尤其在（量子）光-物质耦合领域和固态纳米物理领域，多振子耗散共振的基本模型普遍存在。
关键词： 强耦合、法诺共振、临界耦合、固态纳米物理、弱耦合、光-物质耦合
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于开槽侧耦合盘形谐振器的可调谐等离子体系统及其在芯片级器件中的多种应用
摘要： 本信中设计了一种包含挡板和插入金属块的侧边开槽盘形谐振器（SSCDR）的亚波长金属-绝缘体-金属（MIM）波导结构。采用有限元法对该结构进行数值模拟与分析，其透射谱中出现了两个具有高透射率的尖锐传输峰及非对称线型法诺共振，这些现象源于带挡板的MIM波导所支持的宽连续态与SSCDR窄离散态之间的干涉作用。通过多模干涉耦合模理论（MICMT）对该结构进行理论分析，结果与仿真数据一致。此外，通过调节结构参数可操控法诺共振的波长位置。最终将该结构应用于纳米滤波器、折射率（RI）传感器、温度传感器及慢光器件，均展现出优异性能。该系统有望推动高度集成光子学的发展，并为纳米传感器、滤波器及慢光器件提供重要应用价值。
关键词： 法诺共振、金属-绝缘体-金属结构、纳米器件、等离子体激元学
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于大面积表面增强红外吸收的自组织纳米棒阵列
摘要： 我们利用基于自组织（SO）纳米棒天线的大面积模板（平方厘米级），展示了高度灵敏的表面增强红外吸收（SEIRA）光谱能力。我们设计出高密度金纳米棒天线阵列，其具有偏振敏感的局域等离子体共振特性，可在近红外与中红外宽带范围内调节，并与所谓的"官能团"窗口重叠。通过采用红外活性的十八烷硫醇（ODT）分子原型自组装单层膜，我们实现了宏观尺度均匀且时间稳定的偏振敏感SEIRA活性。等离子体激发与分子伸缩模式之间的强耦合，在SEIRA中产生了特征性的法诺共振。对阵列中活性热点区域的SO工程化设计，可使信号幅度提升高达5.7%。该数值与光刻纳米天线的响应水平相当，并且在光学激发光斑从微观尺度变化到宏观尺度时保持稳定，从而能在经济高效的纳米传感器器件上实现高灵敏度SEIRA光谱检测。
关键词： 红外光谱学、大面积纳米传感器、表面增强红外吸收（SEIRA）、自组织阵列、法诺共振、等离子体纳米天线
更新于2025-09-23 15:19:57
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具有磁杂质的石墨烯等离子体波导中太赫兹频移法诺共振诱导的等离子体孤子
摘要： 法诺共振是一种量子效应，特别适用于确定半导体异质结构的光谱特性以及基于半导体的器件辐射增强。我们通过非线性振幅方程研究近红外和中红外频段内掺杂磁性杂质的石墨烯等离子体波导中的非线性等离子体模式与呼吸子解。结果表明：形成等离子体孤子的等离子体模式与呼吸子解之间的耦合程度，强烈受波导有效非线性折射率及费米能级的影响；仅需较低偏置电压即可形成可调谐等离子体孤子。我们还推导出：若有效非线性折射率的共振属于法诺型，则在带间跃迁边缘可获得最稳定的等离子体孤子及具有最大有效传播长度的最强辐射特性——这源于光学掺杂产生的可逆机制，该机制引发衍射与非线性之间的持续竞争。据此我们指出：钴掺杂石墨烯等离子体波导支持的法诺共振诱导等离子体孤子模式，其频率偏移量可达Δω=60 THz（显著高于本征石墨烯波导中的等离子体孤子模式），这为磁性杂质掺杂石墨烯-介质异质结构的光谱分析提供了新技术。另一方面，本研究展示的低费米能级可调非线性响应具有极高灵敏度，可为下一代石墨烯等离子体器件（包括纳米级辐射源、调制器、生物传感器和耦合器）设计提供现代方案。
关键词： 法诺共振、石墨烯等离子体激元波导、等离子体孤子、非线性折射、呼吸子解、磁性杂质
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于偶极-四极耦合的混合盘/棒人工等离子体分子中的双法诺共振
摘要： 通过超辐射亮模式与亚辐射暗模式之间的相消干涉可实现法诺共振。为拓展其广泛应用，人们已制备出多种人工等离子体寡聚体以产生法诺共振。然而等离子体寡聚体系统中的法诺共振源于所有金属粒子的相互作用，这极大限制了法诺共振的可调性。此外，现有多数等离子体寡聚体仅支持单一法诺共振，而多重法诺共振多出现于结构复杂的多层体系，其制备极具挑战性。本研究展示了一种由中心金属圆盘与两侧耦合平行金属棒构成的简易非对称等离子体分子结构。模拟与实验结果清晰表明该结构的透射谱中会出现双重法诺共振。通过改变单根金属棒长度或棒-盘间距，可独立调控两个法诺峰并实现单/双法诺峰的切换。这种调制方法简便有效，显著提升了结构可调性。所提出的非对称人工等离子体分子可用于多通道光开关、滤波器及生物传感器。此外，圆盘与金属棒间隙中可控的等离子体场强度还为表面等离子体诱导的光催化反应和生物合成提供了新型调控手段。
关键词： 等离子体寡聚体、生物合成、法诺共振、滤波器、光开关、生物传感器、非对称等离子体分子、等离激元诱导的光催化反应、双法诺共振
更新于2025-09-23 15:19:57
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调控金属光子晶体中的等离子体法诺共振
摘要： 波导层上方周期性排列的金属纳米线显示出纳米线粒子等离子体与波导模式之间的强耦合。通过在金属结构与波导层之间引入介电间隔层，可以减弱这种耦合。本研究通过改变该间隔层的厚度，并采用有效能量矩阵拟合共振峰能量位置的方法，测定了每种间隔层厚度对应的耦合强度。研究发现，耦合强度可通过纳米线位置处波导模式的电场振幅得到极佳描述。实验结果与理论及简化模型高度吻合。运用该方法，我们实验实现了低至25 meV的极小模式分裂，从而获得极其尖锐的光谱特征。这种调控等离子体法诺共振耦合强度的途径与设计，将有助于开发高灵敏度等离子体传感器件，并为非线性光学和慢光传播所需的窄等离子体光谱特征开辟新途径。
关键词： 光子晶体、耦合强度、法诺共振、等离子体、波导
更新于2025-09-23 15:19:57
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同向铝纳米棒三聚体中的等离激元法诺共振：耦合间隙的关键作用
摘要： 近期，铝纳米结构的法诺效应在多种探测器与传感器应用中备受关注，但耦合间隙在其中的作用仍缺乏直观认知。本文设计了一种同向铝棒三聚体（HART）以形成等离激元法诺共振，并可视化呈现耦合间隙尺寸的关键作用。通过等离激元杂化模型和远场图像定性描述了法诺共振的形成机制。仿真结果表明：当环境折射率升高或固定轴向比（LS/LL=0.6）下增大HART长度时，较小耦合间隙的HART其法诺凹陷具有更显著的红移速度。本研究揭示了耦合间隙对法诺结构性能的核心影响机制。
关键词： 法诺共振、铝纳米棒、远场、等离子体、耦合间隙
更新于2025-09-23 15:19:57
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量子点混合结构中的法诺-安德烈夫与法诺-马约拉纳对应关系
摘要： 本文展示了不同性质系统（拓扑量子系统与常规非拓扑系统）之间单电子输运特性的对应关系。具体而言，研究揭示了T型双量子点-超导引线系统（QD-QD-S）与拓扑超导环纳米线系统（QD-MBSs）中获得的法诺共振具有等效性。通过分析发现，QD-MBSs系统电导中非零法诺（反）共振现象源于复数法诺因子qM，该因子与QD-QD-S系统的复数法诺因子qS具有等效性。qS的复数特性反映了超导引线在QD-QD-S系统中引入的相位效应，正是这种相位效应使得QD-QD-S与QD-MBSs系统之间能够建立对应关系。这些成果有助于阐明法诺干涉过程对理解超导引线在QD-QD-S系统中作用的重要性，并为拓扑系统中马约拉纳束缚态（MBSs）的存在提供明确判据。
关键词： 马约拉纳束缚态、邻近效应、安德烈夫反射、(反)法诺共振、拓扑超导体
更新于2025-09-23 15:19:57