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应用纳米光子学 || 限制几何结构中的光波
摘要： 本章主题是电磁波在连续及复杂介质与结构中的传播、反射和衰逝现象，旨在介绍波动光学基础及其在新型纳米光子学概念中的应用。电磁波在正介电常数介质中传播，在介电常数突变处发生反射，在负介电常数金属中产生衰逝波。不同电介质的组合可实现波的约束、隧穿和能量存储，由此引出光子晶体概念。金属与电介质材料在纳米结构中的组合，既能实现如彩绘玻璃般的光学材料设计，又能形成入射场的高局域浓度，从而催生纳米等离子体学与光学天线概念。
关键词： 波动光学、光子晶体、光学天线、纳米光子学、电磁波、纳米等离子体激元学
更新于2025-09-09 09:28:46
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应用纳米光子学 || 新兴纳米光子学
摘要： 本章重点介绍了现代纳米光子学中若干具有挑战性的发展趋势，这些趋势基于过去数十年的广泛研究得以追溯。它们包括胶体技术平台、用于增强光-物质相互作用的纳米等离子体学、基于纳米结构的新型光学传感器、硅光子学平台的进展、负折射率材料以及单光子发射器。将这些新兴趋势与理念综合来看，可以明确预见未来数十年将涌现令人振奋的新器件与系统，同时也表明纳米光子学是一个极具活力且前景广阔的研究与开发领域。
关键词： 硅光子平台、光学传感器、胶体技术平台、负折射率材料、纳米光子学、单光子发射器、纳米等离子体学
更新于2025-09-09 09:28:46
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超构光学与连续体中的束缚态
摘要： 我们探讨了与连续体束缚态（BICs）物理相关的超表面光学与纳米光子学最新进展。这类共振态源于亚波长高折射率介电米氏谐振纳米天线或全介质超表面所支撑的光导结构中泄漏模式间的强耦合。首先简要回顾BIC物理在孤立亚波长粒子应用中的最新发展，重点关注由产生高品质因子（高Q值）共振态的粒子内部强场增强所带来的非线性纳米光子学新机遇——这种准BIC态可由亚波长粒子支撑。其次讨论BIC物理在全介质光学超表面的新应用：当打破对称性的超原子调谐至BIC条件时，可显著提升平面光学介质结构的Q值。我们还展示了关于非线性高Q值超表面的原创成果，预测通过智能调控准BIC态附近介质超表面的不对称参数，能大幅提高频率转换效率。
关键词： 连续体中的束缚态、高品质因数谐振、纳米光子学、非线性纳米光子学、束缚态诱导透明(BICs)、介质超表面、超构光学
更新于2025-09-09 09:28:46
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六方氮化硼光子纳米结构
摘要： 基于层状范德华(vdW)材料的器件日益受到关注，这推动了新型纳米制造技术的发展。六方氮化硼(hBN)是量子光子学和声子极化激元研究领域最具前景的材料之一。本文详细报道了一种采用混合反应离子刻蚀(RIE)与电子束诱导刻蚀(EBIE)技术制备多种hBN光子器件的先进工艺。重点分析了RIE与EBIE技术的优缺点，并通过实验证明该混合方法能有效制备具有纳米级特征结构和高垂直侧壁的悬浮/支撑型器件。通过测量高品质光学腔模(Q≈1500)验证了所制器件的功能性。该纳米制造技术为构建基于hBN及其他层状vdW材料的集成化单片量子光子平台奠定了重要基础。
关键词： 六方氮化硼、光子器件、纳米制造、纳米光子学、层状材料
更新于2025-09-04 15:30:14
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纯调制信号全反射超表面
摘要： 超表面被提出作为轨道角动量（OAM）复用的关键平台。虽然超表面具有通过超薄二维层实现光调制的独特优势，但相对较低的传输效率是其主要缺陷。这一弱点会导致未调制光混入输出信号，极大限制功能表现。我们提出了一种制造纯信号光自滤波超表面的新设计策略，该策略在不同应用中均通过计算和实验验证，且对入射光偏振不敏感。传统超表面系统需要笨重的偏振器和滤光片，而我们的超薄设计为基于超表面的多功能芯片级电路铺平道路，可替代传统笨重光学元件。设计的原理验证型超腔将传输效率提升了83%，理论计算显示升级方案可实现633%的增强效果。该设计可广泛应用于OAM光学、集成光子学、光学传感、数据处理及纳米成像领域。
关键词： 降噪、超表面、纳米光子学、效率提升
更新于2025-09-04 15:30:14
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[IEEE 2018年第19届微纳技术与电子器件青年专家国际会议(EDM) - 俄罗斯阿尔泰共和国埃尔拉戈尔 (2018.6.29-2018.7.3)] 2018年第19届微纳技术与电子器件青年专家国际会议(EDM) - 磁光复合介质中物理现象与过程的研究。磁光材料介质
摘要： 21世纪无线电电子学及信息通信技术的发展与日益增长的数据传输需求相关，并着眼于使用亚太赫兹和太赫兹频段——即超高频（SHF）、极高频（EHF）和超高高频（HHF）（0.1-10太赫兹）。这些频段的元件和设备可大致分为两个层级：1太赫兹以下主要采用电子设备，1太赫兹以上则使用光子器件。光子技术在电信系统和空间通信系统中的重要性日益凸显。本报告研究了磁光（磁光子）复合介质材料中能最优保障效能的物理现象与过程，旨在为国产无线电电子学创建新型基础元件。新一代能在亚太赫兹和太赫兹频段工作的功能器件的诞生，将推动电信技术的快速发展。
关键词： 克尔效应、激光辐射、磁光子学、麦克斯韦方程组、光的自聚焦、非线性光子介质、格林函数、纳米光子学、电流谐波
更新于2025-09-04 15:30:14
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基于硅的介电超表面实现高灵敏度、低成本且可适配的折射率传感
摘要： 本文提出一种传感平台，该平台利用介质亥姆霍兹源超表面来测量微流控通道中的折射率变化，其实验测得灵敏度为323 nm RIU?1、品质因数（FOM）为5.4，且每折射率单位（T/RIU）的透射率变化响应达8.2（820%）。通过单波长透射率测量即可检测流经通道液体的折射率变化，仅需简单光源和光电探测器，与现有最先进的折射率传感技术相比显著降低了设备成本。技术经济分析预测，该设备成本约2400美元，能检测2×10??量级的折射率变化。所用超表面具有低剖面、可扩展特性，其材料与制造工艺兼容CMOS等技术，适合器件集成。这种以电偶极与磁偶极模式光谱重叠为特征的亥姆霍兹超表面系统具有高度可定制性——通过调控超表面几何结构可控制两种共振模式的相互作用，从而调节设备灵敏度与测量范围。计算表明：采用小入射角照射亥姆霍兹超表面的反对称共振模式时，可实现350 nm RIU?1的超高空敏度（对应单波长灵敏度360 RIU?1）及219的品质因数。
关键词： 超表面、折射率传感、亚波长结构、生物传感、纳米光子学
更新于2025-09-04 15:30:14