基于金属孔阵列的聚酰亚胺薄膜太赫兹探测

优化设计了多种不同孔径和形状的太赫兹波段的亚波长金属孔阵列结构,结合超薄低折射率的聚酰亚胺(PI)薄膜,探索了太赫兹时域光谱技术对超薄低折射率的探测灵敏性。利用飞秒微加工技术制备了一系列亚波长金属孔阵列结构,利用太赫兹时域光谱技术测试了阵列结构的反射波谱,获得了强烈的反射共振现象。然后在亚波长金属孔阵列结构背面叠加PI薄膜,结果表明太赫兹反射峰出现了显著低频移动现象。利用这一现象,实现了低至10μm的PI薄膜的有效探测,说明亚波长金属孔阵列结构在太赫兹传感领域对检测超薄低折射率薄膜材料有极强敏感性。

H型金属孔阵列结构强透射折射率传感特性研究

提出了一种H型金属孔阵列结构,利用该结构形成的法布里-珀罗腔加强表面等离激元耦合作用,以期获得较好的强透射现象。采用有限时域差分法(FDTD)对该结构进行数值仿真,并详细研究了H型金属孔阵列中水平方向矩形孔和竖直方向的两相同对称矩形孔的长和宽等参数对强透射特性的影响;同时研究了基于该现象的折射率传感特性。结果表明:当水平方向矩形孔的长和宽分别为300和120nm、竖直方向的两相同对称矩形孔的长和宽分别为60和10nm时,强透射现象较好,并在此基础上获得了389RIU/nm的折射率灵敏度。这些研究结果有望为高性能微纳等离子体传感器的设计提供理论参考。

内置金属/电介质同心圆柱的金属孔阵列结构强透射特性

采用有限时域差分(FDTD)法研究了内置金属/电介质同心圆柱结构的材料属性、半径及其相对高度对金属孔阵列强透射特性的影响。发现该结构与内置单一金属、单一电介质和电介质/金属三种不同的同心圆柱结构相比较,光的透射性能得到显著的增强;这种内置金属/电介质同心圆柱结构具有进一步增强表面等离激元与局域表面等离激元共振耦合作用。结果表明,金属、电介质的材料属性对强透射特性影响明显,当金属圆柱为Au、电介质圆柱折射率较小时,其透射性能较好;圆柱半径是影响透射率与共振峰位置的主要因素,半径越大,共振峰红移越明显,但其透射率先增大而后持续减小。同时,金属/电介质圆柱的相对高度也影响透射率大小,当金属圆柱高度为60nm时,其透射性能较好。

基于亚波长金属孔阵列的光控太赫兹强度调制器(英文)

太赫兹波强度调制器对太赫兹技术的发展至关重要。亚波长金属孔阵列可以激发表面等离子激元,增加入射电磁波的透射效率,极大地提高调制器的调制深度。提出了一种基于表面等离子激元的光控太赫兹波强度调制器。首先给出了器件所依赖的基本原理;其次利用传统的微纳加工技术在半绝缘砷化镓衬底上制作出二维亚波长金属孔阵列;最后搭建了太赫兹时域光谱系统,测试了器件样品对太赫兹波的透过率。结果表明:亚波长金属孔阵列可以引起透射率的异常增强,且透射率随着泵浦光强的增大而减小,在特定频率点实现了较高的调制深度。此研究为实现高调制深度的太赫兹波强度调制器提供了参考。

周期性亚波长金属孔阵列的单元结构对称性对其增强光透射特性的影响

采用三维时域有限差分方法,对比研究了石英基底上周期性亚波长圆形、纽扣形、半圆形和太极形四种具有不同对称性的孔阵列微结构金属膜的增强光透射特性,并分别探讨了阵列周期、小孔尺寸对这四种阵列结构透射特性的影响.结果表明增强光透射特性对单元结构对称性具有很强的依赖性:在超短高斯光脉冲激励下,随着单元结构对称性的降低,归一化透过率逐渐增大,红外波段的透射峰发生大量红移,且其与可见光波段的透射峰之间的距离逐渐增大,在对称性破缺的太极形孔阵列中两峰间距最大,可达1 300nm左右.表面等离激元模式与局域表面等离子体共振模式在增强光透射现象中起着重要的作用.在可见光波段,表面等离激元模式是这四种阵列结构的光透射增强的主导性因素;在红外波段,局域表面等离子体共振模式对单元结构对称性较差孔阵列结构的增强光透射特性有着显著影响.

金属孔阵列电极板间大气压等离子体的微波传输特性

为探究微波反射法用于诊断射频大气压辉光放电等离子体核心区的可行性,使用COMSOL软件仿真模拟微波通过金属孔阵列结构及存在等离子体的金属孔阵列电极结构的传输特性,分别研究结构参数和等离子体密度对微波传输的影响。结果表明:在57~61 GHz反射频谱中存在两种具有相反特性的表面等离激元共振模式;改变电极的结构尺寸会导致共振频率的漂移;低频模式的反射随等离子体密度的增加而增大,高频模式的反射则表现出相反的响应,尤其在等离子体密度10^(17)~10^(19) m^(-3)内变化明显。因此,应用高频模式的微波传输特性诊断核心区等离子体具有一定的可行性。

金属孔阵Ku波段透波增强特性研究

用高稳定的辛时域有限差分算法(SFDTD)对金属周期孔阵在Ku波段的透波增强特性进行了研究。数值计算了金属板厚度、孔的大小、孔中填充不同折射率的介质和孔阵的周期等物理参数对孔阵透射系数的影响。得出的研究结果表明:金属周期孔阵在Ku波段的透射系数随孔的增大而增大,随孔阵周期的增大而减小,填充高折射率的介质有利于其透射。