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Coupling Mechanism between Tamm Plasmon Polaritons and Monolayer WS_(2) Embedded in Metal/Dielectric Bragg Reflector Hybrid Architecture
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作者 JIA Guangyi YUE Ke +3 位作者 YANG Wenxin HUANG Zhenxian LIANG Qiqi LI Yin 《Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science)》 SCIE EI CAS 2021年第6期865-870,共6页
To reveal and utilize the interaction between Tamm plasmon polaritons(TPPs)and two-dimensional materials are promising for exploiting next-generation optoelectronic devices.Herein,the coupling mechanism between metal ... To reveal and utilize the interaction between Tamm plasmon polaritons(TPPs)and two-dimensional materials are promising for exploiting next-generation optoelectronic devices.Herein,the coupling mechanism between metal TPPs and monolayer WS_(2) along with its differences from that between metal TPPs and graphene was studied in detail by using the transfer matrix method.The experimental results show that it is difficult to excite TPPs at the boundary between monolayer WS_(2) and dielectric Bragg reflector(DBR)such that the strong coupling mainly stems from the interaction between metal TPPs and exciton in monolayer WS_(2).However,the coupling in graphene/DBR/metal hybrid structure derives from the interaction between two different TPP resonance modes.Thus,evolutions of Rabi splitting with various structural parameters including spacer thickness,incident angle and DBR period greatly differ from those observed in graphene/DBR/metal hybrid structure.In addition,the discrepancies induced via metal Ag and Au films as well as the possible influence mechanism were also discussed. 展开更多
关键词 tamm plasmon polaritons monolayer WS_(2) Rabi splitting coupling mechanism
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Coupled Tamm plasmon polaritons induced narrow bandpass filter with ultra-wide stopband 被引量:2
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作者 Qingquan Liu Xinchao Zhao +4 位作者 Chenlu Li Xinglei Zhou Yu Chen Shaowei Wang Wei Lu 《Nano Research》 SCIE EI CSCD 2022年第5期4563-4568,共6页
Narrow bandpass filters(NBPFs)play important roles in optics,such as quantum communication,spectrometer,and wavelength division multiplexing.However,the stopband and restraint ability of traditional NBPFs is limited.I... Narrow bandpass filters(NBPFs)play important roles in optics,such as quantum communication,spectrometer,and wavelength division multiplexing.However,the stopband and restraint ability of traditional NBPFs is limited.In this article,a coupled Tamm plasmon polaritons(TPPs)induced transmission theory has been proposed to design high-efficiency NBPFs with ultra-wide deep stopbands.An NBPF at 1.55 μm has been experimentally demonstrated with full width at half maximum(FWHM)of 10 nm and stopband ranging from 0.2 to 25 μm which is 62 times wider than that of traditional ones.Furthermore,the restraint depth of the stopband reaches 0.03%,which is only 1/20 of a traditional filter with the same FWHM.Its advantage in restraining ambient light over traditional ones has also been demonstrated with an InGaAs infrared detector.It provides a very powerful way to capture specific narrowband optical signals from ultra-wide strong ambient light,especially useful for daytime quantum communications. 展开更多
关键词 tamm plasmon polaritons coupled induced transmission narrow bandpass filter ultra-wide stopband
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基于石墨烯Tamm等离子体激元的太赫兹强耦合效应
3
作者 谢金霖 张天宇 胡旻 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第4期373-377,393,共6页
设计了一种全新的一维石墨烯-光子晶体(PhC)复合谐振结构,使用传输矩阵法(TMM)对其所支持的太赫兹Tamm等离子体激元(TPP)和腔体模式(CM)之间的强耦合效应进行理论研究。研究表明,用于表征耦合强度的Rabi分裂能随着光子晶体周期数的减小... 设计了一种全新的一维石墨烯-光子晶体(PhC)复合谐振结构,使用传输矩阵法(TMM)对其所支持的太赫兹Tamm等离子体激元(TPP)和腔体模式(CM)之间的强耦合效应进行理论研究。研究表明,用于表征耦合强度的Rabi分裂能随着光子晶体周期数的减小而增大;改变间隔层和腔体厚度以及石墨烯的费米能级时,也会影响Rabi分裂能。最后通过入射角度对耦合模式进行主动调控,当入射角处于0°~60°时,耦合模式的特性与偏振无关。本文的研究结果为太赫兹强耦合效应的研究和应用提供了新的思路。 展开更多
关键词 tamm等离子体激元 光子晶体 强耦合 Rabi分裂
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Optical Tamm state polaritons in a quantum well microcavity with gold layers 被引量:2
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作者 张伟利 饶云江 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第5期532-536,共5页
A new type of cavity polariton,the optical Tamm state(OTS) polariton,is proposed to be realized by sandwiching a quantum well(QW) between a gold layer and a distributed Bragg reflector(DBR).It is shown that OTS ... A new type of cavity polariton,the optical Tamm state(OTS) polariton,is proposed to be realized by sandwiching a quantum well(QW) between a gold layer and a distributed Bragg reflector(DBR).It is shown that OTS polaritons can be generated from the strong couplings between the QW excitons and the free OTSs.In addition,if a second gold layer is introduced into the bottom of the DBR,two independent free OTSs can interact strongly with the QW excitons to produce extra OTS polaritons. 展开更多
关键词 semiconductor microcavity polariton optical tamm state surface plasmons
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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
5
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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基于塔姆等离激元的硼烯近完美吸收器(特邀) 被引量:1
6
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TPPs-SPPs混合模式的激发以增强单纳米缝异常透射 被引量:4
7
作者 陆云清 成心怡 +2 位作者 许敏 许吉 王瑾 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第20期113-122,共10页
单纳米金属缝结构,由于其结构紧凑、易于集成、耦合效率高,常常在基于表面等离子体激元(surface plasmon polaritons,SPPs)的纳米结构器件中用于构建光源.但是,单纳米缝的低透射率一直是该结构向实际应用转化中的问题;实际上,如何有效... 单纳米金属缝结构,由于其结构紧凑、易于集成、耦合效率高,常常在基于表面等离子体激元(surface plasmon polaritons,SPPs)的纳米结构器件中用于构建光源.但是,单纳米缝的低透射率一直是该结构向实际应用转化中的问题;实际上,如何有效地增强其透射率一直是研究的重点.本文提出了一种有效增强单纳米缝异常透射的方法和结构,该结构由分布式布拉格反射镜(distributed bragg reflector,DBR)和金属银薄膜纳米缝构成.当TM偏振光由DBR侧入射至DBR-银纳米缝结构时,DBR-银膜界面上的塔姆激元(Tamm plasmon polaritons,TPPs)和纳米缝中的SPPs能够同时被有效激发,并相互耦合形成TPPs-SPPs混合模式,当TPPs与SPPs满足波矢匹配条件时,利用TPPs的局域场增强效应可显著提高SPPs的激发效率,结合纳米缝中的类法布里-珀罗腔共振效应,最终可实现对单纳米缝异常透射率的有效增强.本文利用传输矩阵法和有限元算法分析了DBR-银纳米缝结构上单纳米缝的透射特性.经过参数优化,在银膜厚度为100 nm、纳米缝宽为11 nm时,DBR-银纳米缝结构的最大透射率为0.166,相对于TiO_2银纳米缝结构(无DBR)的透射率(0.01),提高了16倍.该研究从基本物理机理出发,实现了对单纳米缝异常透射的增强,研究结果在纳米光子学、近场光学成像与探测、极化激元激光器等相关领域具有潜在的应用价值. 展开更多
关键词 异常透射 塔姆激元 表面等离子体激元 类法布里-珀罗腔共振
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基于塔姆激元-表面等离极化激元混合模式的单缝加凹槽纳米结构的增强透射 被引量:1
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作者 祁云平 周培阳 +2 位作者 张雪伟 严春满 王向贤 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期179-186,共8页
金属单缝纳米结构因为结构简单、易于集成,常用在基于表面等离极化激元(surface plasmon polaritons,SPPs)的纳米结构中构建光源.但是,金属亚波长单缝结构一直存在透射率低的问题,如何提高其透射率一直是研究的重点.为了更好地提高金属... 金属单缝纳米结构因为结构简单、易于集成,常用在基于表面等离极化激元(surface plasmon polaritons,SPPs)的纳米结构中构建光源.但是,金属亚波长单缝结构一直存在透射率低的问题,如何提高其透射率一直是研究的重点.为了更好地提高金属亚波长单缝的透射率,本文对之前文献提出的分布式布拉格反射镜(distributed bragg reflector,DBR)和金属银薄膜纳米缝结构进行改进,在金属银薄膜两侧设计凹槽.当TM偏振光由DBR侧入射至DBR-银纳米缝结构时,DBR-银膜界面上和银膜入射侧凹槽一起激发的塔姆激元(Tamm plasmon polaritons,TPPs)和SPPs,以及纳米缝和银膜出射侧凹槽对的SPPs同时激发,利用凹槽激发的SPPs和银膜表面处的TPPs-SPPs混合模式的干涉相长耦合作用,通过塔姆激元的局域场增强效应和两侧凹槽与单纳米缝的干涉相长耦合作用进一步提高了表面等离极化激元模式的激发效率,再加上纳米缝中的类法布里-珀罗腔共振效应,使纳米缝的透射率得到增强.本文采用有限元方法研究了DBR-银纳米缝结构上单纳米缝加凹槽的透射特性.经过一系列参数优化,使DBR-银纳米缝凹槽结构的最大透射率增加到0.22,相对于TiO_2-银纳米缝结构的透射率(0.01)提高了22倍,比文献[23]得到的最大透射率0.166有所提高.研究结果在纳米光源设计、光子集成电路和光学信号传输等相关领域具有一定的应用价值. 展开更多
关键词 光学异常透射 塔姆激元 表面等离极化激元 类法布里-珀罗腔共振
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窄带有机光电探测器的优化设计 被引量:1
9
作者 罗国平 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期224-230,共7页
针对基于无机材料的光电探测器需要借助滤光器或棱镜耦合实现窄带响应,提出了一种通过有机材料制备窄带光电探测器并提高吸收峰值和降低半高全宽的方法和结构。该器件由分布布拉格反射器和有机光电二极管构成。有机光电二极管的顶电极... 针对基于无机材料的光电探测器需要借助滤光器或棱镜耦合实现窄带响应,提出了一种通过有机材料制备窄带光电探测器并提高吸收峰值和降低半高全宽的方法和结构。该器件由分布布拉格反射器和有机光电二极管构成。有机光电二极管的顶电极和底电极之间构成光学微腔。采用传输矩阵法,详细分析了分布布拉格反射器的中心波长、有机光电二极管透明顶电极和光敏感层的厚度对有机光电探测器吸收性能的影响。研究结果表明,Tamm等离激元共振波长接近光敏感层的光学带隙时,可获得半高全宽小于20 nm的窄带响应,并且吸收峰值在70%以上。基于PTB7∶PC^(71)BM和PTB7-Th∶IEICO-4F的有机光电探测器分别可用于探测红光和近红外光。该研究从基本物理机制出发,结合材料和器件结构可将有机光电探测器的响应窗口从可见光拓展至近红外光。 展开更多
关键词 光电探测器 有机光电二极管 窄带响应 tamm等离激元
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银-光子晶体-银结构中两Tamm等离子体极化激元的耦合
10
作者 唐飞 王帅 +2 位作者 陈宪锋 唐斌 巢小刚 《量子光学学报》 北大核心 2016年第1期88-92,共5页
利用传输矩阵研究了银-光子晶体-银结构中两Tamm等离子体极化激元(TPPs)的耦合态。我们的数值结果表明当光子晶体的周期数n>10时,存在两本征波长相同的非耦合Tamm等离子体极化激元(非耦合TPPs),当n≤10时,两非耦合Tamm等离子体极化... 利用传输矩阵研究了银-光子晶体-银结构中两Tamm等离子体极化激元(TPPs)的耦合态。我们的数值结果表明当光子晶体的周期数n>10时,存在两本征波长相同的非耦合Tamm等离子体极化激元(非耦合TPPs),当n≤10时,两非耦合Tamm等离子体极化激元发生耦合,劈裂成两本征波长不同的耦合Tamm等离子体极化激元。随着n的减小,两耦合Tamm等离子体极化激元(耦合TPPs)间的劈裂能量增大,当n=3时,劈裂能量达到287.5meV。从银-光子晶体-银结构中的实时电场分布可以得到:本征波长较长的耦合TPP由两非耦合TPPs对称耦合产生,而本征波长较短的耦合TPP由两非耦合TPPs反对称耦合产生。 展开更多
关键词 非耦合tamm等离子体极化激元(非耦合TPP) 耦合tamm等离子体极化激元(耦合TPP) 传输矩阵 对称耦合 反对称耦合
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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
11
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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非互易光传输方向的主动调控 被引量:6
12
作者 任坤 范景洋 任晓斌 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期284-290,共7页
为实现非互易光传输的主动控制,提出了一种基于石墨烯光子晶体和磁光半导体材料的结构,通过对磁光半导体外加磁场,打破时间反转对称,获得了非互易的磁Tamm态等离子体激元(MTPP)。通过分析不同条件下的透射谱,研究了结构参数、外加磁场,... 为实现非互易光传输的主动控制,提出了一种基于石墨烯光子晶体和磁光半导体材料的结构,通过对磁光半导体外加磁场,打破时间反转对称,获得了非互易的磁Tamm态等离子体激元(MTPP)。通过分析不同条件下的透射谱,研究了结构参数、外加磁场,以及石墨烯化学势对MTPP的影响。结果表明,通过调控外加磁场和石墨烯化学势,可以实现单向光传输的主动控制以及正、反双向光传输的灵活转换。该结构及其调控方法在光二极管和光开关等应用领域具有潜在的应用价值。 展开更多
关键词 物理光学 主动调控 传递矩阵法 非互易传输 tamm态等离子体激元 石墨烯光子晶体
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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
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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
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“光子晶体-超表面-光子晶体”中的低损耗塔姆态
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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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