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基于塔姆等离激元的硼烯近完美吸收器(特邀) 被引量：1
1
作者 张晓健 张权 +2 位作者 兰桂莲 骆鹏 韦玮 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期50-61,共12页
针对单层硼烯吸光效率低的难题,提出了一种基于塔姆等离激元的硼烯近完美吸收器件,通过入射光直接激发高度局域的塔姆等离激元模式,深入研究了硼烯的近红外光学响应。仿真结果表明,所设计的硼烯/一维光子晶体结构能够有效提高硼烯的吸... 针对单层硼烯吸光效率低的难题,提出了一种基于塔姆等离激元的硼烯近完美吸收器件,通过入射光直接激发高度局域的塔姆等离激元模式,深入研究了硼烯的近红外光学响应。仿真结果表明,所设计的硼烯/一维光子晶体结构能够有效提高硼烯的吸光效率,相比单层硼烯提升了一个数量级。同时器件在不同面内晶体方向上表现出强烈的各向异性。通过改变硼烯狄拉克电子密度,将器件在x和y偏振方向上的吸光效率提高至95.52%和96.63%,对应共振吸收波长为1550 nm和1607 nm。此外,通过改变一维光子晶体结构、氧化铝间隔层厚度及单层硼烯在间隔层中的位置等参数能够实现对吸收效率及吸收波长的灵活调控。该器件具有吸收效率高、工作波段可调等显著优点,可为发展下一代片上集成光电器件提供机遇。 展开更多
关键词 硼烯 塔姆等离激元 近完美吸收器 近红外波段 各向异性光学材料
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基于塔姆等离激元激发法布里-珀罗谐振的折射率传感器设计 被引量：1
2
作者 丁冠天 关建飞 +1 位作者 陈陶 陆云清 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第14期292-299,共8页
在金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜(DBR)双层结构中,利用金属与DBR交界面上的塔姆等离激元(TPPs)能够激发金属光栅狭缝内的表面等离激元(SPPs)的法布里-珀罗(F-P)谐振,由此产生的能量局域有助于感知狭缝内填充介质的折射率参数。为了进... 在金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜(DBR)双层结构中,利用金属与DBR交界面上的塔姆等离激元(TPPs)能够激发金属光栅狭缝内的表面等离激元(SPPs)的法布里-珀罗(F-P)谐振,由此产生的能量局域有助于感知狭缝内填充介质的折射率参数。为了进一步提升TPPs的激发效率,实现高灵敏度折射率传感,本文提出在金属光栅底部引入金属膜层构建金属光栅-金属膜-DBR的三层复合结构,采用有限元法分析了膜层厚度对复合结构透射谱线的定量影响。仿真结果显示,随着金属膜层厚度的增加,透射峰的谱宽单调减小,而峰值透射率呈现先增大后减小的变化趋势,在膜厚为12 nm时最大,相比无膜层结构,光谱峰值透射率提升约29%。在此基础上通过改变光栅占空比及金属光栅高度,分析了光栅狭缝中三到五阶类F-P谐振模对应的透射峰的传感性能指标。结果表明,随着占空比的减小,各阶谐振模透射峰的灵敏度显著增大。当选择占空比为60%时,四阶和五阶谐振透射峰的传感灵敏度分别升至171.20 nm/RIU(灵敏度单位)和178.35 nm/RIU。此外,改变金属光栅的高度可以实现折射率探测区间近乎线性移动,当光栅高度从900 nm增大到1200 nm时,基于三到五阶谐振模式的探测区间可以有效覆盖从1.00到2.27的折射率区间。本文的研究结果为利用TPPs进行折射率传感提供了一种有效的设计思路。 展开更多
关键词 遥感与传感器 表面等离激元 塔姆等离激元 金属光栅 类法布里-珀罗谐振 折射率传感器
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金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜结构的透射增强效应
3
作者 关建飞 俞潇 +2 位作者 丁冠天 陈陶 陆云清 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期288-296,共9页
为了采用易于直接激发的塔姆等离激元(Tamm plasmon polaritons,TPPs)实现透射增强现象,本文提出了一种由一维金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜(distributed Bragg reflector,DBR)构成的层状结构.采用有限元法分析了入射光波在DBR-金属... 为了采用易于直接激发的塔姆等离激元(Tamm plasmon polaritons,TPPs)实现透射增强现象,本文提出了一种由一维金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜(distributed Bragg reflector,DBR)构成的层状结构.采用有限元法分析了入射光波在DBR-金属交界面上激发TPPs并产生能量高度局域的物理过程.研究表明入射TM光波在金属-DBR交界面上激发的TPPs可以有效地激发金属狭缝内的SPPs模式,当SPPs模式在狭缝内满足类FP谐振的条件就可以使入射光波在该结构中的产生透射增强.在此基础上,分析了狭缝宽度及其占空比对透射谱峰的定量影响.结果显示:周期确定时随着狭缝宽度的增大,峰值透射率则呈现先增大后减小的变化趋势;宽度确定时随着占空比的增大,峰值透射率会呈现单调降低的变化趋势,而透射峰中心波长呈现近似线性蓝移趋势,这为灵活调节异常透射的中心波长提供了一种有效手段. 展开更多
关键词 光学异常透射 金属光栅 塔姆等离激元 类法布里-珀罗共振
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光学薄膜塔姆态诱导石墨烯近红外光吸收增强 被引量：18
4
作者 黎志文 陆华 +2 位作者 李扬武 焦晗 赵建林 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期477-484,共8页
提出了一种增强石墨烯光吸收率的布拉格光栅/石墨烯/金属薄膜光学结构。运用传输矩阵和时域有限差分法研究了其光传输特性,发现布拉格光栅与金属薄膜之间形成的塔姆等离激元局域场可有效增强光与石墨烯的相互作用,单层石墨烯的近红外光... 提出了一种增强石墨烯光吸收率的布拉格光栅/石墨烯/金属薄膜光学结构。运用传输矩阵和时域有限差分法研究了其光传输特性,发现布拉格光栅与金属薄膜之间形成的塔姆等离激元局域场可有效增强光与石墨烯的相互作用,单层石墨烯的近红外光吸收率约增大了36倍。探讨了布拉格光栅的周期、石墨烯位置、入射角度、布拉格光栅层厚度及石墨烯化学势与石墨烯光吸收的关系。研究结果表明,上述物理参数的变化可有效调控石墨烯的光吸收波长及效率。研究结果为高性能石墨烯探测器等新型光电子器件的实现提供了新的途径。 展开更多
关键词 薄膜 光学薄膜 石墨烯 塔姆等离激元 光吸收
原文传递
“光子晶体-超表面-光子晶体”中的低损耗塔姆态
5
作者 王黠溢 彭韩 +1 位作者 王强 刘辉 《光学学报》 EI CAS 2024年第20期231-236,共6页
通过设计“光子晶体-金属-光子晶体”模型,在有限差分时域仿真中计算比较两种结构的反射率,计算场强和介电系数变化规律与品质因子Q值大小,结果表明,该结构能够有效提高Q值并降低结构的辐射损耗。通过设计并在实验上加工制备了“光子晶... 通过设计“光子晶体-金属-光子晶体”模型,在有限差分时域仿真中计算比较两种结构的反射率,计算场强和介电系数变化规律与品质因子Q值大小,结果表明,该结构能够有效提高Q值并降低结构的辐射损耗。通过设计并在实验上加工制备了“光子晶体-超表面-光子晶体”的复合结构样品,在反射谱中观察到不同入射光偏振角下塔姆态的变化,利用超表面的各向异性实现了对塔姆态的偏振特性调控。该研究结果可以应用于非线性光学和量子光学的偏振和色散调控。 展开更多
关键词 非线性光学 塔姆等离激元 光子晶体 各向异性 超表面
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