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oe1(光电查) - 科学论文

12 条数据
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  • 基于磁等离子体晶体的磁场传感器

    摘要： 我们在此报道了一种基于磁等离子体晶体的磁场传感器设计，该晶体由沉积在一维亚波长光栅上的贵金属和铁磁金属构成。实验数据显示，在对应表面等离激元-极化子激发的50纳米窄光谱范围内呈现共振横向磁光克尔效应（TMOKE），并在16奥斯特调制磁场下实现反射光强度4.5%的最大调制。通过研究TMOKE对外加交变电流（AC）和直流电流（DC）磁场的依赖关系，证实该磁等离子体晶体可作为高灵敏度传感探针使用。在1平方毫米局部区域，对直流磁场的检测灵敏度高达10^-6奥斯特。

    关键词： 灵敏度、表面等离激元、横向磁光克尔效应、磁场传感器、磁等离子体晶体

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于量子点的中红外光电探测器，通过混合金属-介质光学天线增强性能

    摘要： 表面等离子体波和瑞利异常是周期性亚波长光栅结构所呈现的特征光学现象。本文提出一种混合金属-介质超表面结构，用于提升吸收层厚度受限的Ge/Si量子点红外探测器（QDIPs）的光电响应性能。该复合超表面由规则排列的硅柱阵列构成，这些硅柱穿透探测器顶部穿孔金膜上的亚波长孔洞。研究表明，通过结合介质组件与等离激元金属组件的协同效应，相比单独使用全介质光栅或金属光栅的情况，QDIP的光电响应可获得显著增强。实验观察到，相较于采用二维金属孔阵列的常规等离激元设计方案，该混合超表面器件实现了约4倍的光电响应提升。与裸露QDIP相比，混合探测器在4.4微米波长处的峰值响应度提高了15倍。这种灵敏度的增强源于表面等离子体共振与瑞利异常相关衍射效应的耦合效应。

    关键词： 红外光电探测、量子点、表面等离激元、增强效应、近场

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • [IEEE 2018年第11届英欧中毫米波与太赫兹技术研讨会(UCMMT) - 中国杭州(2018年9月5日-9月7日)] 2018年第11届英欧中毫米波与太赫兹技术研讨会(UCMMT) - 载石墨烯三维介质光栅的表面等离子体激元色散特性

    摘要： 石墨烯因其卓越的电磁特性被广泛应用于光电器件中。最新理论与实验证明，表面等离激元极化子（SPPS）与石墨烯能将其转化为太赫兹（THz）辐射。本文通过求解麦克斯韦方程组，推导了平行移动电子束激励下三维介质光栅负载石墨烯的SPPS色散方程与电场振幅方程。数值结果表明：放大电场振幅的频率与电子束和色散曲线相交的频率点一致，证实了理论分析的正确性。研究考虑了介质光栅宽度的影响，发现随着宽度减小，色散曲线上会出现截止频率且该频率升高，工作点频率也较无限宽介质光栅更高。当工作点低于截止频率时，即使可调节参数，三维介质光栅负载石墨烯的SPPS也无法被激发。数值结果显示电场振幅随光栅宽度增加而增大。

    关键词： 太赫兹辐射、石墨烯、电子束、介质光栅、表面等离激元

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 量子发射体与纳米粒子表面等离激元耦合集体诱导的异常点

    摘要： 由非厄米简并性产生的异常点有望增强量子传感能力。因此，在不同量子系统中寻找异常点对开发此类未来传感器件至关重要。本文利用金属纳米粒子表面受限空间内增强的光-物质相互作用，从理论上证明了一个由量子发射体与亚波长尺度金属纳米粒子耦合构成的系统中存在异常点。通过解析量子电动力学方法，异常点表现为强耦合效应的结果，并可通过原本简并的本征能级发生剧烈分裂来进行观测。我们进一步表明，当多个量子发射体集体耦合到局域表面等离激元的偶极模式时也会出现异常点。这种量子集体效应不仅降低了对单个发射体的强耦合要求，还能更稳定地产生异常点。此外，我们指出异常点可在功率谱中明确显现。一个综合考虑功率谱频率分裂和系统耗散的广义信噪比显示：与单个量子发射体相比，耦合到纳米粒子的量子发射体集合在检测异常点方面具有更优性能。

    关键词： 强耦合效应、金属纳米粒子、功率谱、量子发射体、量子传感、信噪比、表面等离激元、异常点

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 椭圆谐振器耦合波导中的可调谐等离子体诱导透明现象

    摘要： 我们研究了亮-暗模式椭圆谐振器耦合波导中的光谱响应。结果表明，在该椭圆谐振器耦合波导中可观察到等离子体诱导透明（PIT）现象，且通过调节椭圆谐振器长轴半径、耦合距离及对称性破缺程度，能够调控PIT窗口处的对称线型。值得注意的是，亮模式与暗模式的长轴半径对PIT光谱具有相反影响。本研究结果或将为理解与调控PIT现象提供新思路。

    关键词： 等离激元诱导透明，表面等离激元，金属-介质-金属波导

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 通过TiO<sub>x</sub>基底化学计量比调控等离子体金膜中的载流子动力学

    摘要： 贵金属中的等离激元激发具有诸多迷人特性，并催生了广泛的应用领域。我们通过非绝热分子动力学结合含时密度泛函理论证明：基底材料的化学成分与化学计量比能显著影响电荷动力学行为。通过调控二氧化钛中的氧含量（包括化学计量比、富氧及贫氧相）以及钛金属基底，可使金薄膜中载流子寿命改变达5倍，电子-空穴弛豫速率比调控幅度达10倍。值得注意的是，薄层TiOx基底能对更厚的金薄膜载流子特性产生深远影响。这种显著变化源于钛和氧原子质量远轻于金原子，其振动模式能更快速耗散能量。对特定载流子类型及能量范围的调控取决于金与TiOx的能级匹配及界面相互作用强度——这些因素极易受TiOx化学计量比影响。具体而言，富氧与贫氧二氧化钛可分别调控空穴与电子行为，而金属钛则同时影响两类载流子。通过原子尺度解析界面电子-振动相互作用，我们获得了设计光伏器件、光催化系统、光电器件、传感器及纳米医疗设备等所需的关键等离激元材料特性基础认知。

    关键词： 非绝热分子动力学、衬底层、时域密度泛函理论、金属薄膜、电子-声子能量弛豫、表面等离激元

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 皮秒激光诱导不锈钢表面形成层次化近亚波长与深亚波长波纹结构

    摘要： 超快激光诱导的周期性表面亚波长波纹（根据波纹周期可分为近亚波长波纹NSRs和深亚波长波纹DSRs）在金属、半导体及电介质等多种材料中日益常见。然而在同一激光辐照区域制备层级化的周期性NSRs与DSRs仍具挑战性，因其关联机制尚未明晰。本研究通过实验探究了线偏振皮秒激光在不锈钢表面诱导形成的层级化周期性NSRs与DSRs。当峰值功率密度超过91.9 GW/cm2阈值时，激光扫描区域会出现层级化周期性结构（特别值得注意的是，DSRs垂直分布于平行NSRs的波谷中）。通过优化激光扫描参数，我们成功制备出大面积均匀的层级化周期性结构——其空间周期分别为356±17 nm（NSRs）和58±15 nm（DSRs）?；诒砻娴壤胱犹寮ぴ⊿PP）调制的周期性库仑爆炸理论，我们提出了统一解释该层级化结构形成机制的定性模型，该模型包含晶粒取向在低峰值功率密度下的影响因素，使得初始形成的DSRs与金属晶粒具有明确对应关系。

    关键词： 不锈钢、表面等离激元、库仑爆炸、激光诱导亚波长波纹

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于金属-绝缘体-金属波导的多功能高紧凑型等离子体滤波器

    摘要： 提出并数值研究了基于金属-绝缘体-金属（MIM）波导中短截线结构的多功能超紧凑型纳米等离子体波长滤波器。通过将两个阶梯状孔径分别连接输入和输出端口的新方法形成法布里-珀罗（FP）腔，使该结构能在1310纳米和1550纳米波长实现双带通滤波。研究表明，通过调节腔体长度变化可实现长波长截止滤波，且截止波长可通过调整腔长轻松调控。此外发现，增大阶梯状孔径与腔体间距能在电信波长（如1267.5纳米、1414.19纳米和1644.7纳米）实现三带通滤波。当阶梯状孔径与短截线谐振器长度相同时，则获得可调谐宽带高通波长滤波器。最终通过改变短截线谐振器宽度可获得可调谐近完美吸收器。凭借其功能性、微型化尺寸及高效性，该等离子体滤波器将极大推动下一代光子集成电路（PICs）的小型化发展，并在光通信系统的片上集成与波分复用（WDM）领域获得应用。

    关键词： 波长滤波器件、光学滤波器、耦合谐振器、光子集成电路、表面等离激元、法布里-珀罗

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 含缺陷单支节等离子体金属-绝缘体-金属波导的中红外传感特性

    摘要： 设计了一种结构简单的高灵敏度表面等离子体激元（SPP）传感器，该传感器由带有单个短截线的金属-绝缘体-金属波导构成，短截线中包含若干银纳米棒缺陷，并采用有限元法对其作为折射率传感器和温度传感器的应用进行了数值研究。模拟结果表明，单个短截线中银纳米棒缺陷的存在对灵敏度性能具有显著影响，这为在纳米尺度上操控系统响应提供了额外自由度。折射率灵敏度最高可达5140 nm/RIU（RIU为折射率单位），温度灵敏度约为2.05 nm/℃，通过改变短截线长度（h）、缺陷棒半径（r）及短截线中缺陷数量（N）可进一步提升性能。该简单结构的传感特性为设计集成化纳米级折射率传感器和温度传感器铺平了道路，其核心在于采用含缺陷的单短截线结构实现高度集成化光路。

    关键词： 集成光路、折射率传感器、银纳米棒缺陷、金属-绝缘体-金属波导、温度传感器、表面等离激元、有限元法

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [IEEE TENCON 2019 - 2019年IEEE第十区会议(TENCON) - 印度科钦(2019.10.17-2019.10.20)] TENCON 2019 - 2019年IEEE第十区会议(TENCON) - 基于石墨烯的平面太赫兹应用天线分析

    摘要： 本研究尝试设计基于石墨烯的等离子体印刷偶极子与贴片天线，其谐振频率为1太赫兹。通过将这些天线与金属版本进行对比，凸显出天线长度的缩减效果。研究分析了回波损耗、辐射方向图等天线参数，并将其与金属天线的标准结果进行验证比对。

    关键词： 微带贴片天线、偶极子天线、石墨烯、表面等离激元（SPP）

    更新于2025-09-12 10:27:22