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oe1(光电查) - 科学论文

40 条数据
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  • 基于马赫-曾德尔干涉仪结构中表面等离子体激元传播的纳米级生物传感器数值研究

    摘要： 本文通过数值方法研究了一种基于马赫-曾德尔干涉仪的纳米级等离子体生物传感器。我们采用两种方法分析了马赫-曾德尔干涉仪（MZI）生物传感器的工作原理：第一种方法通过考察不同样品介质折射率及不同结构尺寸下表面等离极化激元（SPP）模式的传输特性，发现在金层长度为12微米、宽度为80纳米时，折射率变化约0.045可实现最佳约56.6%的传输率；第二种方法则通过不同几何参数研究了MZI的灵敏度、品质因数（FOM）和优值因子（Q因子）。结果表明：在固定长度条件下，增加金层厚度能显著提升Q因子和FOM；而当金层厚度固定并设置三种不同长度时，随着生物传感器长度增加，其灵敏度、Q因子及FOM均呈现上升趋势。最后，在主金层上方叠加两层独立附加金层后，该等离子体MZI生物传感器的灵敏度和FOM相比无附加层的MZI生物传感器实现了显著提升。

    关键词： 等离子体生物传感器，表面等离子体激元（SPP），马赫-曾德尔干涉仪（MZI），时域有限差分法（FDTD）

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 采用纳米压印技术制备的大面积磁性超材料中的法诺共振现象

    摘要： 我们通过实验与理论研究了基于精心设计的Ag-SiN-Ag构型、采用纳米压印光刻技术制备的大面积磁性超表面中的类法诺共振现象。该磁性超材料的反射光谱呈现出非对称线型特征。通过色散关系与电磁场分布分析阐明了其物理机制：测量与计算所得的色散关系均表明，该磁性超材料中存在磁谐振模式与表面晶格模式共存，二者的耦合导致了反射光谱的非对称轮廓。电磁场分布计算结果进一步证实了该磁性超材料中的耦合现象。本工作有望显著推动超材料在传感、激光及光学器件设计等领域的应用。

    关键词： SPP（表面等离子体激元）、磁共振、法诺共振、表面晶格共振、磁性超材料

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 近接触球体的等离激元共振渐近近似

    摘要： 紧密排列的纳米金属结构表面等离子体共振激发是纳米等离子体学中控制亚波长尺度光场并产生高度局域化电场热点区的关键技术。本文针对典型球体二聚体构型，建立了近接触极限下整套表面等离子体模式的渐近近似方法。从准静态等离子体本征值问题出发，我们采用匹配渐近展开法处理三个区域：间隙区（边界近似为抛物面）、球体内部及邻近间隙的极区、以及首阶表现为球体接触的粒子尺度区。对于强局域于间隙的模式，通过关联间隙区与极区，可建立表征单个极区的半空间有效本征值问题集。运用积分变换求解这些问题，获得关于无量纲间隙宽度奇异的本征值和本征函数渐近近似。在轴对称且关于间隙平分面对称的奇模式特例中（该模式与外区匹配时引入无量纲间隙宽度的对数依赖项），我们的分析遵循Schnitzer提出的局域表面等离子体共振奇异摄动方法。同时还研究了具有间隙场分布排斥特征的异常偶模式族。计算表明我们的渐近公式与精确解具有优异的一致性。

    关键词： 渐近分析、特征值问题、表面等离子体激元

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 用于气体传感的金属-绝缘体-金属纳米方环谐振器

    摘要： 本文报道了基于金属-绝缘体-金属（MIM）波导的三种方形环谐振器（SRR）设计方案。采用有限元法（FEM）模拟了该传感器结构的透射光谱和电场分布，全面研究了结构参数对光谱特性及传感性能的影响。所实现传感器的最高灵敏度与品质因数分别达到1320 nm/RIU和16.7。凭借优异性能与简易制备工艺，此类等离激元结构在集成光路与片上纳米传感器领域具有重要应用价值。

    关键词： 折射率传感器、方形环谐振器、有限元法、表面等离子体激元、金属-绝缘体-金属波导

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 全光纤非高斯光束整形技术的最新进展

    摘要： 光纤激光器的快速发展催生了其在激光加工技术中的广泛应用。决定激光与物质相互作用的关键参数之一是光束形状，目前基于体光学元件的光束整形研究已十分活跃。但光纤光学方案在光束转换效率、输出功率及紧凑结构等方面，对光纤激光器光源具有显著优势。本文综述了全光纤光学光束整形技术，将其分类为光纤端面相位前沿调控、光纤表面等离子体激元、全光纤傅里叶变换及多模干涉四类，并阐述了其物理原理、光束整形能力及部分创新应用。

    关键词： 相位前沿工程、激光束、表面等离子体激元、光束整形、多模干涉、傅里叶变换、光纤光学、单模光纤

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 工作在λ0 = 850 nm的直型长程表面等离子体激元极化子波导传感器

    摘要： 基于直长程表面等离子体激元（LRSPP）波导的体折射率传感器进行了理论设计。该波导传感器由嵌入紫外敏感聚合物SU-8中的金条带构成。通过有限差分本征模方法在850纳米光学波长下优化了几何参数。采用1.5微米宽、25纳米厚的金条带波导可获得196 dB/RIU/mm的灵敏度。通过双层剥离工艺制备了直LRSPP波导，并通过表征其光学传输特性实验验证了设计方案的可行性。该传感器有望实现便携式低成本折射仪。

    关键词： 折射率传感器、波导、表面等离子体激元、聚合物

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • [IEEE 2020年第八届国际电气工程大会(iEECON) - 泰国清迈 (2020.3.4-2020.3.6)] 2020年第八届国际电气工程大会(iEECON) - 超紧凑型纳米等离子体折射率传感器的设计与性能分析

    摘要： 本文提出了一种与矩形狭缝耦合的介质-金属-介质（DMD）等离子体波导结构，并采用有限元法（FEM）将其作为折射率传感器进行数值分析。通过改变不同结构参数以获得该结构的最大灵敏度。该几何结构中银作为金属层，其周围环绕着具有介电特性的待测材料（MUS）。利用折射率与透射峰位置之间的线性相关性实现材料检测。从这种简化结构中获得最大灵敏度为818纳米/折射率单位（RIU）。由于该简易结构易于实现纳米级制备，其在纳米光学器件和纳米芯片传感器领域具有潜在应用价值。

    关键词： 有限元法，表面等离子体激元（SPPs），折射率传感器

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 双面抛光超稳定超灵敏光纤传感器

    摘要： 采用有限元分析软件COMSOL 5.5设计并分析了一种用于表面等离子体共振（SPR）传感的双面抛光光子晶体光纤（DP-PCF）。该设计方案在低折射率区域（1.33～1.39）展现出优异的灵敏度稳定性，在高折射率区域（1.39～1.43）则具有超高灵敏度。通过研究该传感器结构参数，分析了光纤传感器的稳定性和高灵敏度特性。由于特殊的双面抛光设计，所提出的DP-PCF传感器在1.39～1.43折射率范围内可实现32,434 nm/RIU的高灵敏度。

    关键词： 光子晶体光纤，传感器，表面等离子体共振，表面等离子体激元

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 利用等离子体光栅实现GaAs光电探测器的高性能增强

    摘要： 在本研究中，我们展示并制备了一种基于金表面等离激元极化子（SPP）的砷化镓光电探测器，实现了高内量子效率（IQE）。在600纳米波长下，采用SPP结构的IQE为85%，未采用SPP结构时为42%，提升了43%；在675纳米波长下，采用SPP结构的IQE为82%，未采用时为45%，提升了37%。这种优异性能归因于光导型金SPP砷化镓中光学功率的亚波长分布范围，从而提供了高IQE。此外，探测器中SPP的复合效应带来了更大的光电流和响应度。

    关键词： 表面等离子体激元，砷化镓光电探测器，等离子体光电探测器，光捕获，等离子体光栅

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 非线性光学 || 等离子体系统的非线性光学

    摘要： 在本章中，我们将探讨等离子体系统的光学特性。"等离子体光学"一词常与金属特性相关联，这种关联源于金属的电学和光学性质都与导带中大量近自由电子密切相关。本章主要研究金属的光学特性，尽管我们获得的基础结论同样适用于描述其他类型等离子体的光学性质。近自由电子的特性在本书中已有阐述，例如第1.4节所述洛伦兹模型的极限情况，以及第13.7节描述的等离子体相对论效应。本章旨在以连贯的方式描述等离子体系统的特性。 对等离子体系统产生兴趣的部分原因在于它们展现出极强的光-物质耦合效应，这种强耦合会产生与非等离子体系统存在定性差异的线性和非线性特性。例如该耦合会形成被称为表面等离激元极化子（SPP）的传播波——这是电子振荡与电磁场振荡的混合激发态。等离子体系统还往往呈现显著的非线性光学效应，这既因为金属通常具有较大的χ(3)值，也因为在复合体系中电场会在金属颗粒附近区域产生增强效应。关于等离子体在非线性光学中作用的更详细描述，可参阅Kauranen与Zayats（2012）、Maier（2007）以及Novotny与Hecht（2006a）的论述。

    关键词： 表面等离子体激元、德鲁德模型、等离子体学、金、非线性光学

    更新于2025-09-23 15:21:01