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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
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具有隔离泵浦光波导和数据光波导以及包含纳米银条的矩形腔的紧凑型低功耗全光表面等离子体开关
摘要： 本文提出了一种基于新型拓扑结构的等离激元全光开关。该结构由一个矩形腔体与两条交叉波导耦合构成。在矩形腔体内插入若干具有锥形图案的银条，从而在数据信号的传输光谱中形成陡峭边缘。腔体与波导内填充具有高克尔型非线性的非线性绝缘材料。垂直与水平波导分别用于传输数据信号与泵浦信号。当同时施加数据信号和泵浦信号时，克尔材料的折射率发生变化，从而触发开关机制。为数据信号与泵浦信号分配不同路径可实现二者间的理想隔离。该开关通过时域有限差分（FDTD）方法进行数值模拟，为验证FDTD仿真结果，还采用传输线法分析了基础开关结构。其显著特征包括：紧凑尺寸（考虑两个不同输入端口）、低泵浦强度、结构简单、对称结构、良好隔离度及高对比度。因此，该结构有望应用于复杂集成光路。
关键词： 表面等离子体激元、传输线法、金属-绝缘体-金属波导、全光开关、克尔效应、金属条带
更新于2025-09-23 15:19:57
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具有对称短截线和缺陷的超宽带隙金属-绝缘体-金属波导滤波器
摘要： 首次设计并研究了一种基于超宽带隙等离子体的滤波器，该滤波器由带有对称短截线和缺陷的金属-绝缘体-金属波导构成。通过在短截线中引入缺陷可实现可调谐的宽频带隙，其带隙宽度较无缺陷结构增大约1.35倍。研究发现缺陷和周期数对带隙性能具有关键影响，这归因于所提结构中有效折射率和等离子体共振模式的改变。该等离子体滤波器有望成为集成光路中实现光捕获和可调谐器件的理想替代结构。
关键词： 集成光路、超宽带隙、缺陷、金属-绝缘体-金属波导、基于等离子体的滤波器
更新于2025-09-23 15:19:57
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等离激元诱导透明现象研究及其在MIM型复合等离激元波导中的应用
摘要： 本文报道了一种具有等离子体诱导透明（PIT）传输特性并展现出折射率传感应用潜力的金属-绝缘体-金属（MIM）复合等离子体波导研究。该波导结构由MIM型总线波导、水平放置的非对称H型谐振器（AHR）和圆环谐振器（CRR）组成。其中AHR与总线波导直接耦合，CRR与AHR直接耦合但与总线波导间接耦合。由于两条不同传输路径间的相消干涉，可在透射光谱中观察到PIT效应。通过有限元法（FEM）详细研究了该PIT效应，结果表明：通过改变结构几何参数可灵活调控传输特性，所提出的波导结构在温度/折射率传感（具有更高灵敏度与更优品质因数）及慢光光子器件领域具有应用前景。
关键词： 等离激元诱导透明、慢光、金属-绝缘体-金属波导、折射率传感
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于双纳米盘形谐振器的带阻滤波器等离子体解复用器设计与分析
摘要： 本文提出了一种基于双纳米盘形谐振器带阻滤波器(BSF)的双通道等离子体波长解复用器(PWDM)。该结构采用时域有限差分法进行数值模拟。首先建立支持三种模式的BSF模型，随后详细研究了所提PWDM各结构参数对传输特性的影响。结果表明，本PWDM的传输特性高度依赖于几何参数。该结构在每个输出端口均能提供单模光谱，最大品质因数高达10?（半高全宽FWHM=7.7 nm）。与相关领域已发表研究相比，本PWDM结构的显著优势在于其优异的传输效率、最低的FWHM值及最高的品质因数。该方案易于制备，有望应用于全光超紧凑型电路及器件。
关键词： 金属-绝缘体-金属波导，等离子体解复用器，纳米盘谐振器，等离子体滤波器，表面等离极化激元，时域有限差分法
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于等离子体纳米狭缝的双波长复用器
摘要： 提出、设计并模拟了一种新型等离子体双波长复用器，用于将自由空间波耦合至金属-绝缘体-金属（MIM）波导。该结构基于金属薄膜上刻蚀的两个纳米狭缝。通过调节纳米狭缝间的适当间距，可设计该结构将两种不同波长耦合至MIM模式，使其沿相同方向传播。采用有限元法对所设计结构进行模拟，并展示了圆形波前和平面波前的仿真结果。所有情况下均获得超过10分贝的高消光比。
关键词： 单向耦合器、消光比、等离子体复用器、金属-绝缘体-金属波导、表面等离子体
更新于2025-09-16 10:30:52
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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
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具有两个三角形分支并与分裂环纳米腔耦合的MIM波导中的法诺共振用于传感应用
摘要： 本文理论提出了一种紧凑型折射率纳米传感器，该传感器由金属-绝缘体-金属（MIM）波导与对称双三角柱耦合的圆形开口环谐振腔（CSRRC）构成。采用有限元法（FEM）分析了所设计结构的传输特性。计算结果表明：由于带两个对称三角柱的波导连续宽带态与CSRRC离散窄带态相互作用，形成了法诺共振线型。详细研究了几何参数对传感性能的影响，最大灵敏度达1500 nm/RIU，品质因数高达65.2。该结构在片上等离子体纳米传感器领域具有重要应用价值。
关键词： 折射率传感器、金属-绝缘体-金属波导、法诺共振、有限元方法
更新于2025-09-11 14:15:04
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利用耦合模理论提升纳米结构多功能石墨烯等离子体逻辑门的性能
摘要： 纳米结构环形谐振器是光子集成电路的适用器件。本文提出一种基于等离子体诱导透明（PIT）效应的纳米级多功能逻辑器件，该器件由一对六边形环形谐振器与两条平行金属-绝缘体-金属（MIM）波导耦合构成。根据耦合模理论，两个谐振器共振波长间的适当失谐是实现PIT现象的关键因素。为此研究了多种MIM波导常用金属的PIT效应，并采用石墨烯替代六边形环形谐振器及其平行波导下方的金属层。由于二维材料石墨烯与光的相互作用较弱，通过调节波导、环形谐振器的尺寸及其间距，同时改变入射光波长与石墨烯化学势，最终实现了结构所需的耦合效果。时域有限差分（FDTD）模拟证实：通过改变折射率可在直通端口和下沉端口分别获得代表光功率高低电平的"1"和"0"逻辑状态。研究表明该结构能同步实现异或（XOR）和同或（XNOR）逻辑运算功能。
关键词： 逻辑运算、纳米结构环形谐振器、等离激元诱导透明、时域有限差分法、石墨烯、金属-绝缘体-金属波导
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于等离子体布拉格光栅嵌入式谐振腔传感器的环境折射率无标记检测
摘要： 在这项工作中，我们将布拉格光栅集成到标准环形谐振腔设计中，以提高折射率传感器的灵敏度。采用有限元法(FEM)对器件的传输光谱和电场分布进行仿真，并利用传输光谱获得的数值模拟结果来研究该结构的传感特性。光栅齿尺寸对表面等离子体激元的增强效应具有显著影响，进而提升环境介质与光的相互作用强度。嵌入布拉格光栅的谐振腔设计方案展现出最优性能，其灵敏度、品质因数(FOM)和Q值分别达到1680 nm/RIU、48和48.4，远超多项已有报道数值。
关键词： 金属-绝缘体-金属波导、等离子体激元学、布拉格光栅、折射率传感器、有限元法
更新于2025-09-11 14:15:04