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oe1(光电查) - 科学论文

72 条数据
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  • 法诺共振生物传感机制：等离子体振荡器的机械加载

    摘要： 由于等离子体纳米结构和超材料中亚辐射与超辐射模式的共振相互作用，会产生具有独特窄而不对称线型的法诺共振。近期多项实验研究表明，高色散法诺共振为生物传感应用提供了独特机遇。然而目前对法诺共振光学响应与生物分子累积关系的理解仍十分有限。本研究提出一个唯象模型，能精确描述等离子体纳米孔阵列中法诺共振的复杂本质，并为生物传感实验提供明确的物理解释。通过以严格电磁模拟和实验测量作为基准工具，我们证明分子累积对法诺共振等离子体响应的非平庸贡献可视为耦合振子模型中的机械加载效应。值得注意的是，该唯象方法成功捕捉了分子累积导致的法诺共振谱线复杂响应及非对称线宽展宽现象。更关键的是，与实验测量高度吻合的是，我们的参数化模型无需借助电磁模拟，仅通过结构设计参数就能预测调控法诺共振非凡光传输线型，展现出优异的预测能力。该唯象模型提供了一种通用解析方法，可适配于不同等离子体和超材料系统中的生物分子检测测量研究。

    关键词： 生物传感、非凡光传输、等离子体学、等离子体纳米孔、法诺共振、无标记检测

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 对非对称介电环境具有偏好的窄等离子体表面晶格共振

    摘要： 由金属纳米粒子阵列支持的等离激元表面晶格共振（SLRs）具有窄线宽和增强的局域场特性，因此在纳米激光器、生化传感器和非线性光学等多领域颇具应用前景。然而研究表明，这类SLRs在非对称环境中的性能会显著下降，阻碍了其实际应用。本研究提出一种新型窄线宽SLRs——金属-绝缘体-金属纳米柱阵列支持的共振模式，在弱对称介质环境中展现出更优性能。当介质环境呈现空气/聚合物（折射率对比度1.0/1.52）级别的非对称性时，该SLRs在可见光波段的正入射条件下品质因数达62，斜入射时达147。我们将其归因于正入射（或斜入射）时分别由两个金属脊支撑的面内偶极子与面外四极子（或偶极子）之间产生的法诺共振。研究还表明通过调节几何尺寸或改变入射角度可调控共振波长，由此阐明了该SLRs的形成条件并揭示其在传感应用中的独特优势。该新型SLRs有望拓展至非对称介质环境的应用场景。

    关键词： 传感应用、非对称介电环境、等离子体表面晶格共振、金属-绝缘体-金属纳米柱阵列、法诺共振

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 具有伞形谐振器并与金属挡板耦合的MIM波导中的多重法诺共振用于折射率传感

    摘要： 基于表面等离子体激元（SPPs）亚波长结构的多法诺共振特性，提出了一种耦合半圆形腔与十字形腔的单挡板金属-绝缘体-金属（MIM）波导。两个谐振器形成的孤立态与金属挡板构成的宽连续态模式相互干涉，可独立产生能调谐至五种不同模式的法诺共振。基于多模干涉耦合模理论（MICMT）分析了法诺共振的形成机制，并采用有限元法（FEM）与MICMT对该结构的透射光谱进行仿真，研究结构参数对折射率传感特性的影响。FEM仿真计算的透射响应与MICMT理论结果高度吻合。结果表明：优化结构参数后，品质因数（FOM）可达193，超高灵敏度达1600nm/RIU，这为未来设计基于SPPs波导的高性能、高灵敏度折射率传感器以实现高密度光子集成提供了理论依据。

    关键词： MIM波导、表面等离子体激元、有限元法、法诺共振

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 介电导模共振结构与共振超表面中的非线性光学

    摘要： 非线性光学是光子学研究的重要领域，可实现发光、频率转换和超快光开关等主动光学功能，应用于光通信、材料加工、精密测量、光谱传感及无标记生物成像等领域。当前非线性光学研究的前沿课题是利用表面浮雕超表面中的特殊光学共振效应，在亚波长尺度的超小型结构中实现高效光学功能。这类人工表面可通过独特物理机制设计出高品质因子共振模式，从而增强非线性光学相互作用。本文综述旨在介绍基于介电材料的亚波长周期结构这一新兴非线性光学领域，重点阐述如何实现高效谐波发生器、波长混合器及光开关等器件。介电超表面能支持高品质因子共振（其电场集中于介质内部或邻近区域），同时可在高光强下稳定运行而不受损。文中将所研究的周期性介电结构分为导模共振结构和共振超表面两大类，探讨了周期光子结构中导模共振、类电磁诱导透明共振及连续体束缚态共振的基本物理机制，并评述了这些结构中各类非线性光学过程的研究实例。最后展望了大面积超表面制备、非线性过程效率提升技术、异质集成以及向紫外/红外非常规波段拓展等未来研究方向。

    关键词： 谐波生成、导模共振、四波混频、米氏散射、光学共振、非线性光学、亚波长光栅、法诺共振、光开关

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 波导耦合表面等离子体共振传感器用于液体和气体检测

    摘要： 本文提出一种基于双介质平面波导（PWG）耦合等离子体结构的新型表面等离子体共振传感器，可用于液体和气体检测。反射曲线中会出现两个由表面等离子体激元（SPP）与PWG模式间电磁耦合产生的尖锐法诺型共振峰，其高成像灵敏度（>9.0×103 RIU?1）可用于监测气体和液体折射率的微小变化。通过调节导波层厚度可有效控制法诺共振角度及成像灵敏度品质因数，该传感器系统能测量大范围折射率的传感介质。

    关键词： 电磁耦合、平面波导模式、法诺共振、表面等离子体共振

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 混合金属-石墨烯超材料中的法诺共振及其在中红外等离激元传感器中的应用

    摘要： 近年来，纳米结构中的法诺共振因其潜在的传感、开关和非线性光学应用而受到广泛关注。本文研究了一种混合金属-石墨烯超材料中的中红外法诺共振。该混合超材料由金属网格包围石墨烯纳米盘构成。这种法诺共振源于石墨烯与金属等离子体共振的耦合，其锐度高于纯石墨烯纳米结构中的等离子体共振。通过增加石墨烯层数可增强共振强度。所提出的超材料可作为高性能中红外等离子体传感器使用，具有约7.93微米/折射率单位（RIU）的空前灵敏度和约158.7的品质因数（FOM）。

    关键词： 法诺共振、石墨烯、等离子体传感器

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于细光纤锥耦合圆锥形微谐振器Fano共振滤波器的连续可调谐光纤激光器

    摘要： 通过法诺共振，在细光纤锥耦合的圆锥形微谐振器的带通光谱上产生了呈峰状形态的共振模式。该细光纤锥耦合的圆锥形微谐振器首次作为法诺滤波器发挥作用，并被应用于掺铒光纤环形激光器的可调谐内腔带通滤波器。若通过沿谐振器轴向移动光纤锥来调节耦合结处圆锥形微谐振器的尺寸，输出激光的波长能够以0.225 nm/mm的系数实现线性连续调谐。

    关键词： 法诺共振、圆锥形微谐振器、光纤环形激光器、回音壁模式、可调谐滤波器

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 石墨烯等离子体超分子中具有可调电磁特性的多重法诺共振

    摘要： 通过破坏结构对称性或在保持空间对称性不变的情况下添加额外纳米粒子，可在贵金属结构中产生多重法诺共振（FRs），这一现象已被证实。然而，由于调制深度低、阻尼率大及宽带光谱响应等缺点，许多共振应用受到限制。本研究论文通过在石墨烯七聚体周围添加12个额外纳米盘，提出了一种石墨烯等离子体超分子（PMM），在消光光谱中观察到两个不同波长的法诺共振模式。通过改变纳米结构的材料和几何参数，研究了两种FRs之间的竞争关系以及各FRs的调制深度。采用一个模拟PMM径向分布的简单三聚体模型来理解参数变化过程中的电磁场行为。我们提出的石墨烯纳米结构在单分子检测、化学或生化传感以及纳米天线等领域具有重要应用价值。

    关键词： 表面等离子体、化学势、法诺共振、石墨烯超分子、调制深度、等离子体耦合

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [2019年IEEE亚太微波会议(APMC) - 新加坡, 新加坡 (2019.12.10-2019.12.13)] 2019年IEEE亚太微波会议(APMC) - 基于超表面的太赫兹微流控传感器

    摘要： 我们展示了一种集成超表面的微流控传感器及其配套的太赫兹测量系统。为获得更好的传感灵敏度，通过数值模拟确定了超表面的结构与激励模式。作为该传感器的应用实例，我们提出了一种获取样品溶液浓度的方法。文中讨论了非对称超表面并引入品质因数指标，定义了评估微流控传感器性能的新权衡指数FD，并据此筛选出最适合本传感器的超表面结构。

    关键词： 法诺共振、微流控传感器、超表面

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 通过精确控制Ge2Sb2Te5的相变实现近红外活性法诺共振非对称超表面

    摘要： 通过精确控制Ge2Sb2Te5的相变实现近红外活性法诺共振非对称超表面

    关键词： Ge2Sb2Te5、超表面、相变、近红外、法诺共振

    更新于2025-09-19 17:13:59