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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 太赫兹环形超表面与超材料中电磁耦合效应的研究

    摘要： 我们提出并制备了以聚酰亚胺为衬底、由两个共面U形开口环谐振器（USRRs）构成的超分子单元的环形偶极子（TD）超表面（MSs），TD超材料（MMs）则由两层TD MSs堆叠而成。其频率、电磁（EM）分布及品质因数（Q因子）会受到TD MSs/MMs中电磁耦合效应的显著影响。研究发现，由于金属层堆叠导致电感增加，TD MMs的共振频率向低频方向移动。同时，TD MMs中的高频TD共振可通过周期性结构进行调控?；赥D共振与TD散射功率（Ty）的关系，在相同超分子结构下Q因子高度依赖于Ty值。优化TD激发方式有望进一步提升超材料的Q因子，为太赫兹传感器及其他功能器件的潜在应用开辟道路。

    关键词： 环形偶极子、太赫兹、超材料、超表面

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 与微流控集成的环形超表面用于太赫兹折射率传感

    摘要： 提出了一种由环形偶极共振超表面与微流控通道集成的太赫兹折射率传感器。该研究全面分析了超表面中环形偶极共振的激发机制及微流控通道内的局域电磁场增强效应。数值结果表明，其计算品质因数和相应优值分别可达1103和244，显著高于已报道的太赫兹超材料传感器。此外还研究了非极性与极性液体的折射率传感性能，证实谐振频率偏移不依赖于分析物的损耗特性，表明该器件可用于包括高吸收材料在内的多种物质检测。该结构可拓展至其他频段工作，在高性能气体、液体及生物材料传感领域具有应用潜力。

    关键词： 环形偶极子、超表面、微流控、折射率传感、太赫兹

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 平面太赫兹柔性超表面中的双环偶极共振

    摘要： 我们在太赫兹频段提出并制备了平面双环形偶极子柔性超表面，其单元结构由两个非对称J形金属环谐振器构成，这些谐振器制作在聚酯薄膜介质上。测量与仿真结果表明，超表面在时空上的不对称性导致的相位差会在透射谱中产生两个显著的环形偶极子共振峰。采用经典法诺共振模型对透射谱进行拟合，良好的吻合度揭示了该超表面的共振耦合机制。该超表面的共振特性对单元结构的尺寸参数极为敏感。这种高灵敏度双频段平面太赫兹环形偶极子超表面的开发将推动太赫兹功能器件的实际应用。

    关键词： 环形偶极子、太赫兹、超表面

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 2016年欧洲显微镜学大会论文集 || 直立开口环谐振器中的环形偶极等离子体共振模式

    摘要： 纳米级开口环谐振器（SRRs）因其表面等离子体共振（SPR）模式及与光的多重有趣相互作用成为热门研究课题。它们可作为超材料组件，展现出包括负折射率在内的多种特性。这些结构的表面等离子体特性强烈依赖于其尺寸和空间排布。目前多数研究聚焦于易于制备的水平SRR，但采用直立SRR进行材料设计具有独特优势。我们正在研究如图1所示的四个直立SRR组成的结构，这四个直立SRR的耦合会产生磁偶极矩和环形偶极矩。相较于电偶极矩和磁偶极矩，环形偶极矩在纳米激光模拟器件——表面等离子体受激辐射放大器（spaser）中展现出更高品质因数和更低增益阈值[1]。该结构中强环形偶极矩与电/磁偶极矩的隔离特性，使其成为芯片通信用spaser的有力候选者。类似结构最早在电磁波谱微波频段实现实验验证[2]。模拟表明将几何尺寸缩小至纳米级后，环形偶极能量会迁移至近红外波段[1]。本研究通过电子能量损失谱（EELS）实现了该结构的实验制备（图2）与表征，并采用有限元法（FEM）模拟验证了模式。我们使用电子束光刻的双重图形化工艺制备该结构，确保第二光刻层与第一层的精确对准。这些金质结构沉积在50纳米厚氮化硅薄膜上，通过单色扫描透射电镜的EELS探测等离子体模式，获得具有纳米空间分辨率和60毫电子伏特能量分辨率的光谱图像。我们提取位点特异性光谱（图3a）和SPR模式的能量分辨图（图3b,c），应用Richardson-Lucy算法进一步提升有效能量分辨率，在0.52电子伏特和0.72电子伏特分别识别出磁偶极模式和环形偶极模式，对应SPR图如图3b和3c所示。EELS结果与COMSOL Multiphysics FEM模拟高度吻合：模拟SPR响应（图3a,d,e）的峰值与实验数据紧密匹配，证实了低能磁偶极模式（0.56电子伏特）并揭示两个间距较近的环形偶极模式（0.61电子伏特、0.66电子伏特）——这些在EELS数据中未完全分辨。通过调节制备参数可调控环形偶极矩的能量与强度，经精心设计，该结构有望成为电信频段附近多种应用的优质spaser设计方案。

    关键词： 环形偶极子、分裂环谐振器、电子能量损失谱、表面等离子体共振

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 具有径向各向异性的均匀球形纳米粒子中难以捉摸的纯偶极子激发

    摘要： 对于受到入射平面波作用的均匀各向同性介电纳米球体，通过调节笛卡尔电偶极子和环形偶极子，可在远场散射中实现两者的相互抵消，从而有效激发反偶极子模式。然而与此同时，磁偶极子等其他具有相当散射功率的多极子也会被同步激发，与反偶极子相互混合，导致总散射截面不可忽略。本研究证明：对于均匀介电纳米球体，采用径向各向异性可显著抑制其他多极子的激发，同时不损害笛卡尔电偶极子与环形偶极子之间完全散射抵消的特性。这使得在径向各向异性介电纳米球体中实现难以获得的纯反偶极子激发成为可能，或将为众多与散射相关的基础研究和应用开辟新思路。

    关键词： 环形偶极子、散射、径向各向异性、反偶极子、纳米粒子

    更新于2025-09-09 09:28:46