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集体等离子体共振增强发射的超分辨率成像
摘要： 等离子体粒子阵列因其集体行为而具有卓越的光学特性，能够产生线宽极窄的共振峰，并在周围介质中激发出远距离增强的电场。这类共振可用于强光-物质耦合、传感、激光发射、光捕获、非线性纳米光子学及固态照明等领域。然而，由于等离子体粒子阵列的晶格常数与其共振波长相当，采用衍射极限方法无法解析点偶极子与等离子体粒子阵列间的相互作用。本研究利用随机超分辨显微技术，以约20纳米的面内分辨率绘制了单个荧光分子与等离子体粒子阵列耦合时的增强发射图谱。我们发现扩展晶格共振对发射体的自发衰减率影响甚微，但可有效增强发射光的耦合输出效率与方向性。该成果可为未来基于等离子体粒子阵列的光学器件设计提供理论指导。
关键词： 光与物质相互作用、纳米光子学、单分子定位、集体共振、等离子体激元学、超分辨率显微镜
更新于2025-11-25 10:30:42
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亲水性蛋白偶联量子点的双光子光学特性得以保留
摘要： 采用波长范围为700-1000纳米的可调谐飞秒激光系统，通过双光子激发发射技术，在宽光谱范围内研究了蛋白质偶联胶体CdSe量子点的非线性光学特性。对于粒径2.9纳米的亲水性CdSe量子点，其双光子吸收截面σ2的最大值为4505 GM，而在900纳米波长处测得双光子激发作用截面σ2·QY为0.101 GM。这些以分子量归一化的非线性吸收截面值，可用于比较所研究量子点与各类纳米体系或有机染料的非线性特性。这类覆盖亲水性胶体量子点的蛋白质特性，有望应用于非线性生物成像领域。
关键词： 亲水化、半导体量子点、非线性光学特性、纳米光子学、蛋白质
更新于2025-11-20 15:33:11
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关于金属超材料中的损耗补偿、放大与激光作用
摘要： 超材料是一种能提供独特电磁特性的人造材料，其设计基于强共振模式的激发。遗憾的是，材料吸收（主要源于金属成分）会抑制这些共振并影响其性能。引入增益材料虽能平衡这种损耗，但必须精准调控——因为即便吸收减弱甚至消除，也不意味着损耗得到补偿。本研究探讨了增益材料与无源超材料相互作用的潜在机制，揭示背景放大与损耗补偿是两种截然相反的极端状态，二者均可能导致激光效应的产生。
关键词： 损耗补偿、开口谐振环、有源介质、激光作用、纳米光子学、超材料
更新于2025-09-23 15:22:29
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[IEEE 2018年第20届透明光网络国际会议（ICTON）- 布加勒斯特（2018年7月1日-2018年7月5日）] 2018年第20届透明光网络国际会议（ICTON）- 受激拉曼散射在纳米光子学中的应用前景
摘要： 纳米光子学是一个快速发展的领域，研究微/纳米尺度下光的特性以及微/纳米物体与光的相互作用。其发展动力在于有望突破传统光子学的局限。由于衍射极限的限制，高密度常规光学元件无法将光约束至微观尺度。对于芯片级硅基光子器件等物理空间受限的应用场景，器件的尺寸显得尤为重要。本文综述了微结构中受激拉曼散射领域的一些重要研究成果，这些发现为集成化拉曼激光器展现了广阔前景。
关键词： 拉曼激光、受激拉曼散射、纳米光子学、非线性光学
更新于2025-09-23 15:22:29
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一种新型纳米级高性能相变硅光子开关的设计
摘要： 我们报道了一种新型高静态性能通断光子开关的设计方案，该方案通过将纳米级相变材料Ge2Sb2Te5嵌入绝缘体上硅波导中实现。所提出的开关状态可通过电/光脉冲进行切换，且维持特定状态无需施加电偏压。由于Si-Ge2Sb2Te5界面处的大折射率变化及Ge2Sb2Te5的吸收特性，穿过硅波导的基?；嵯灾谋淦浯涮匦浴２捎锰寤?00 nm × 180 nm × 450 nm（长×高×宽）的Ge2Sb2Te5嵌入式硅波导制备的光子开关，在1550 nm通信波长下实现了43 dB的高消光比和2.76 dB的低插入损耗。插入损耗与消光比存在权衡关系：当要求10 dB消光比时，采用400 nm × 30 nm × 450 nm（长×高×宽）的超小激活体积可使插入损耗低至1.2 dB。此外，光谱响应研究表明该开关在1500-1600 nm波长范围内能保持超过30 dB的消光比。本光子开关优异的静态性能直接源于Ge2Sb2Te5激活体积的精准设计及其在绝缘体上硅波导中的集成结构。我们还提出了适用于无偏置（非易失性）光子开关的品质因数评价体系，该体系综合考量了静态性能的关键参数。
关键词： 硅光子学，相变材料，纳米光子学，光子开关
更新于2025-09-23 15:21:21
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多甲川染料多色纳米晶体的合成与光物理性质
摘要： 已开发出一种独特方法，用于由三种不同多甲川染料（可吸收宽光谱范围光线）自组装形成多层多色分子晶体。该方法基于在水溶液中形成硫杂单甲川花菁镁配合物的阴离子J-聚集体平台，随后在该平台表面进行两种阳离子三甲川花菁的基质合成。研究人员研究了这些多色染料晶体的光谱、发光及光电特性。结果表明，每个多色有机晶体都是具有三层光电导性的多层光电器件，在蓝、绿、红光谱范围的激子吸收三个峰值处分别呈现2.7%至6.1%的效率。该研究成果为开发具有独特光学与光电特性的高有序分子结构奠定了技术基础，可应用于有机及有机/无机混合光子学与光电子学领域，包括作为宽光谱范围薄膜光电转换器使用。
关键词： 多色纳米晶体、多甲川染料、纳米光子学、光电性能、J-聚集体
更新于2025-09-23 15:21:21
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激光诱导团簇系统中的纳米物理学：电导率中的拓扑量子态与光谱特征——维度效应的理论与实验研究
摘要： 研究了通过飞秒-纳米实验在固体表面沉积的薄膜中不同拓扑结构的激光诱导纳米团簇结构及三维晶体结构的官能性物理特性。我们考察了颗粒结构中功能特性变化（电子物理+光学）所涉及的物理基础与特定拓扑纳米团簇视图。进行了由拓扑因素导致的电子能级改性的建模，以及团簇系统中耦合电子态的非线性动力学模型研究。探讨了此类具有不同元素组成的拓扑光子学结构可能应用的新物理原理。
关键词： 激光诱导纳米团簇、二维-三维拓扑结构、物体的可控功能特性、飞秒-纳米光子学
更新于2025-09-23 15:21:01
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利用磁等离子体纳米腔中与多极暗等离子体激元的杂化增强光偏振的磁调制
摘要： 增强磁光效应对于缩小基于光非互易传播的关键光子器件尺寸以及实现有源纳米光子学至关重要。本研究揭示了一种尚未探索的新方法：通过特殊设计的磁等离子体纳米腔与多极暗模式的杂化作用，实现光偏振磁光诱导调制的大幅增强。该设计打破了几何对称性，使等离子体环纳米谐振器的多极暗模式与环内铁磁圆盘的偶极局域等离子体共振发生耦合。这种杂化作用产生了低辐射的多极法诺共振，从而驱动出显著增强的磁光诱导局域等离子体。纳米腔磁光响应的大幅放大源于强辐射磁光偶极子产生的巨大磁光诱导偏振变化——而这一效果是通过避免多极法诺共振同时增强入射偏振光的再发射来实现的。此前研究的磁等离子体设计方案中，原始偏振光的大幅再发射所导致的磁光诱导偏振变化部分抵消始终是关键限制因素，而本方案成功克服了这一难题。
关键词： 纳米光子学、磁等离子体纳米腔、磁光效应、光偏振调制、多极暗模
更新于2025-09-23 15:21:01
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集成读出系统的CMOS纳米光子传感器
摘要： 目前纳米光子传感器的测量需要借助光谱分析仪、分光光度计或探测器等外部测量设备进行读数。这种依赖实验室专用测量设备的要求形成了"芯片困于实验室"的难题，阻碍了纳米光子传感器在实际应用中的推广。要使纳米光子传感器走入日常生活，不仅需要缩小传感器芯片本身，还必须实现测量设备的微型化。本文通过将一维光栅结构与带有光电二极管阵列的互补金属氧化物半导体（CMOS）集成电路单片集成，成功消除了对外部测量设备的需求。该方法可直接读取不同分析物作用于光栅结构时产生的折射率变化电信号。该光栅采用与CMOS工艺兼容的氮化硅材料制成。使用CMOS兼容材料制备的纳米光子传感器，可在商业CMOS代工厂实现集成化传感器芯片的制造，从而以低成本进行大规模生产并推动商业化。我们的研究成果标志着将现有实验室纳米光子传感器转变为实用便携设备的重要突破，使其能够脱离分析实验室应用于实际场景。预计这项工作将对个性化医疗、环境监测和工业传感技术产生重大影响。
关键词： 衍射光栅、纳米光子学、光电探测器、光电子学、传感器
更新于2025-09-23 15:21:01
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光子等离子体激元学：基本原理与应用
摘要： 等离子体激元与光子元件通常具有互补的光学特性，这推动了"光子-等离子体激元"混合系统的发展——在该系统中，光子元件与等离子体激元元件能产生协同相互作用。设计光子-等离子体激元结构的核心目标是突破单一功能单元的局限，或创造出超越传统光子/等离子体激元结构可能性的全新特性。本文在简要介绍相关光子与等离子体激元功能单元光学特性的基础上，重点评述了三类光子-等离子体激元架构：其一是嵌入离散介电纳米颗粒（NPs）、微腔、波导或光子晶体所构建特定光子环境中的等离子体激元纳米天线；其二是全金属纳米颗粒阵列或金属/介电纳米颗?；旌险罅校ㄆ渲醒苌淠Ｊ接虢鹗裟擅卓帕５牡壤胱犹寮ぴ嗷プ饔茫?。研究分析了这些光子-等离子体激元系统的基本工作原理，并探讨了典型应用案例与制备策略。
关键词： 超材料、超表面、传感、混合材料、高折射率电介质、等离子体学、纳米光子学
更新于2025-09-23 15:19:57