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Surface plasmon polariton nanolasers:Coherent light sources for new applications
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作者 周昱薰 張家睿 +1 位作者 林資榕 盧廷昌 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第11期136-146,共11页
The invention of the Internet and mobile devices has caused tremendous changes in human lives over the past two decades. Information technology has broken through limitations of geospatial space, enabling extremely hi... The invention of the Internet and mobile devices has caused tremendous changes in human lives over the past two decades. Information technology has broken through limitations of geospatial space, enabling extremely high-speed data transmission and new types of data services. In recent years, demands for data processing have shown an increasing trend. Furthermore, data generated from internet-related applications such as cloud services and self-driving technology are likely to grow exponentially over the coming years. Currently, data transmission inside integrated circuits mainly relies on metal wires. However, the substantial resistive–capacitive delay and energy loss that are caused by metal wires limit data transmission speeds. Optical interconnection has been regarded as a major solution to efficiently reduce energy consumption and increase data transmission speeds. The size of conventional semiconductor laser devices, which are the key component in optical interconnection, cannot be smaller than the wavelength of light, which is a fundamental physical obstacle to lasers integrating with current electronic integrated circuits in reasonable volumes. To realize optical interconnection, the volume of the laser device must match the existing electronic components. Recently, the use of diffraction-unlimited plasmonic lasers has been successfully demonstrated, and these have great potential in different applications. In this paper, we discuss the recent progress toward surface plasmon polariton lasers and provide practical insights into the challenges in realizing these novel devices. 展开更多
关键词 zno surface plasmon polariton silver laser
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Research progress of femtosecond surface plasmon polariton 被引量:3
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作者 王玉龙 赵波 +4 位作者 闵长俊 张聿全 杨建军 郭春雷 袁小聪 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第2期10-30,共21页
As the combination of surface plasmon polariton and femtosecond laser pulse,femtosecond surface plasmon polariton has both nanoscale spatial resolution and femtosecond temporal resolution,and thus provides promising m... As the combination of surface plasmon polariton and femtosecond laser pulse,femtosecond surface plasmon polariton has both nanoscale spatial resolution and femtosecond temporal resolution,and thus provides promising methods for light field manipulation and light-matter interaction in extreme small spatiotemporal scales.Nowadays,the research on femtosecond surface plasmon polariton is mainly concentrated on two aspects:one is investigation and characterization of excitation,propagation,and dispersion properties of femtosecond surface plasmon polariton in different structures or materials;the other one is developing new applications based on its unique properties in the fields of nonlinear enhancement,pulse shaping,spatiotemporal super-resolved imaging,and others.Here,we introduce the research progress of properties and applications of femtosecond surface plasmon polariton,and prospect its future research trends.With the further development of femtosecond surface plasmon polariton research,it will have a profound impact on nano-optoelectronics,molecular dynamics,biomedicine and other fields. 展开更多
关键词 surface plasmon polariton FEMTOSECOND laser pulse SPATIOTEMPORAL SUPER-RESOLUTION nonlinear OPTICS
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Hierarchical microstructures with high spatial frequency laser induced periodic surface structures possessing different orientations created by femtosecond laser ablation of silicon in liquids 被引量:17
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作者 Dongshi Zhang Koji Sugioka 《Opto-Electronic Advances》 2019年第3期1-18,共18页
High spatial frequency laser induced periodic surface structures(HSFLs)on silicon substrates are often developed on flat surfaces at low fluences near ablation threshold of 0.1 J/cm2,seldom on microstructures or micro... High spatial frequency laser induced periodic surface structures(HSFLs)on silicon substrates are often developed on flat surfaces at low fluences near ablation threshold of 0.1 J/cm2,seldom on microstructures or microgrooves at relatively higher fluences above 1 J/cm^2.This work aims to enrich the variety of HSFLs-containing hierarchical microstructures,by femtosecond laser(pulse duration:457 fs,wavelength:1045 nm,and repetition rate:100 kHz)in liquids(water and acetone)at laser fluence of 1.7 J/cm^2.The period of Si-HSFLs in the range of 110–200 nm is independent of the scanning speeds(0.1,0.5,1 and 2 mm/s),line intervals(5,15 and 20μm)of scanning lines and scanning directions(perpendicular or parallel to light polarization direction).It is interestingly found that besides normal HSFLs whose orientations are perpendicular to the direction of light polarization,both clockwise or anticlockwise randomly tilted HSFLs with a maximal deviation angle of 50°as compared to those of normal HSFLSs are found on the microstructures with height gradients.Raman spectra and SEM characterization jointly clarify that surface melting and nanocapillary waves play important roles in the formation of Si-HSFLs.The fact that no HSFLs are produced by laser ablation in air indicates that moderate melting facilitated with ultrafast liquid cooling is beneficial for the formation of HSFLs by LALs.On the basis of our findings and previous reports,a synergistic formation mechanism for HSFLs at high fluence was proposed and discussed,including thermal melting with the concomitance of ultrafast cooling in liquids,transformation of the molten layers into ripples and nanotips by surface plasmon polaritons(SPP)and second-harmonic generation(SHG),and modulation of Si-HSFLs direction by both nanocapillary waves and the localized electric field coming from the excited large Si particles. 展开更多
关键词 HIGH spatial frequency laser induced periodic surface structures SILICON laser ablation in liquids HIERARCHICAL MICROSTRUCTURES femtosecond laser HIGH fluence formation mechanism surface melting nanocapillary wave surface plasmon polaritons second-harmonic generation
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双束延时飞秒激光调控制备二维亚波长周期阵列结构
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作者 赵波 黄振芬 杨建军 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期62-73,共12页
利用偏振垂直的双束延时蓝色飞秒激光(400 nm)经柱透镜聚焦扫描钼表面,获得了二维矩形周期排列的方形和(椭)圆形阵列结构,以及六边形周期排列的三角形阵列结构。最小结构尺寸和周期达到100 nm和280 nm。研究发现双束飞秒激光的能量密度... 利用偏振垂直的双束延时蓝色飞秒激光(400 nm)经柱透镜聚焦扫描钼表面,获得了二维矩形周期排列的方形和(椭)圆形阵列结构,以及六边形周期排列的三角形阵列结构。最小结构尺寸和周期达到100 nm和280 nm。研究发现双束飞秒激光的能量密度和能量比是不同类型结构形成及形貌转化的关键参数。通过优化激光参数,实现了圆形和三角形阵列结构的大面积均匀制备。两种周期排布的阵列结构的形成与双束延时飞秒激光与材料作用的超快动力学过程之间的瞬态关联作用以及作用过程中表面等离激元波的共线和非共线激发密切相关。该二维周期阵列结构加工方法及理论可拓展至其它硬质金属和半导体硅表面。 展开更多
关键词 表面等离激元 飞秒激光 二维亚波长周期阵列结构 非共线激发 瞬态关联
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Decoupling co-existing surface plasmon polariton (SPP) modes in a nanowire plasmonic waveguide for quantitative mode analysis 被引量:1
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作者 Sanggon Kim Sabrina Bailey +1 位作者 Ming Liu Ruoxue Yan 《Nano Research》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第7期2395-2404,共10页
Knowledge of surface plasmon polariton (SPP) modes in one-dimensional (1D) metallic nanostructures is essential for the development of subwavelength optical devices such as photonic circuits, integrated light sour... Knowledge of surface plasmon polariton (SPP) modes in one-dimensional (1D) metallic nanostructures is essential for the development of subwavelength optical devices such as photonic circuits, integrated light sources, and photo- detectors. Despite many efforts to characterize the propagation parameters of these subwavelength 1D plasmonic waveguides, such as Ag nanowires, large discrepancies exist among available reports owing to their sensitivity to the relative weights of co-existing SPP modes and the lack of a method of decoupling these modes and analyzing them separately. In this work, we develop an interference method to distinguish different SPP modes that are simultaneously excited in a Ag nanowire waveguide and measure their propagation parameters separately. By extracting information from the propagation-distance- dependent intensity oscillations of the scattered light from the nanowire tip, the effective refractive indices, propagation lengths, and relative mode weights of co-existing SPP modes supported by the nanowire are derived from a mode interference model. These parameters depend strongly on the nanowire diameter and excitation wavelength. In particular, we demonstrate the possibility of selective excitation of different SPP modes by varying the nanowire diameter. This new mode analysis technique provides unique insights into the develop- ment and optimization of SPP-based applications. 展开更多
关键词 surface plasmon polariton(SPP) silver nanowire propagation length effective refractive index mode weight
原文传递
电介质/金属/电介质膜系实现可见光波段高透兼容激光隐身研究
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作者 农洁 张伊祎 +7 位作者 韦雪玲 姜鑫鹏 李宁 王冬迎 肖思洋 陈泓廷 张振荣 杨俊波 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第17期335-346,共12页
各类光电设备的光学窗口中普遍存在的“猫眼效应”是激光主动探测系统的主要依据,这对军事装备和单兵作战人员构成了极大的威胁.然而,在保证高可见光透过率的条件下,针对激光主动探测的狙击隐身方案仍然有待商榷.本文利用遗传算法对超... 各类光电设备的光学窗口中普遍存在的“猫眼效应”是激光主动探测系统的主要依据,这对军事装备和单兵作战人员构成了极大的威胁.然而,在保证高可见光透过率的条件下,针对激光主动探测的狙击隐身方案仍然有待商榷.本文利用遗传算法对超表面减反射膜进行逆向设计,用Si_(3)N_(4)和Ag组成三层减反增透膜,并在其顶层增加长方形阵列的微纳结构金属形成波长选择性吸收器,以实现激光波长低反射高吸收的效果.将器件设计与遗传算法相互结合,通过算法优化得出最符合器件目标性能的参数组合,达到了可见光平均透过率88%,最大透过峰值94%,1550 nm激光波长反射率10%,吸收率80%的效果.本文设计的超表面减反射膜不需要增加额外装置且成像质量得以保证,同时能有效减小激光的回波能量,从而高质量地实现可见光透过与激光隐身的兼容,为反猫眼探测的作战策略提供了一种行之有效的设计思路. 展开更多
关键词 电介质/金属/电介质膜系 激光隐身 表面等离极化激元 遗传算法
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表面等离子体激元纳米激光器技术及应用研究进展 被引量:18
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作者 陈泳屹 佟存柱 +2 位作者 秦莉 王立军 张金龙 《中国光学》 EI CAS 2012年第5期453-463,共11页
传统半导体激光器由于采用光学系统反馈而存在衍射极限,其腔长至少是其发射波长的一半,因此难以实现微小化。基于表面等离子体激元的纳米激光器可以实现深亚波长乃至纳米尺度的激光发射,而且现代微纳加工技术的逐步成熟,也为亚波长乃至... 传统半导体激光器由于采用光学系统反馈而存在衍射极限,其腔长至少是其发射波长的一半,因此难以实现微小化。基于表面等离子体激元的纳米激光器可以实现深亚波长乃至纳米尺度的激光发射,而且现代微纳加工技术的逐步成熟,也为亚波长乃至纳米量级激光器的研制提供了成熟的技术条件。本文重点综述了国际上已成功实验验证的基于表面等离子体激元的纳米激光器的最新研究进展,综述了表面等离子体激元的基本原理,给出了若干种表面等离子体激元纳米激光器的结构和特点,指出该类激光器现存问题主要表现在激元损耗高及由此引起的制备工艺和电泵浦涉及的技术难题。文中最后展望了纳米激光器的应用和研究前景。 展开更多
关键词 纳米激光器 表面等离子体激元 纳米腔
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采用飞秒激光诱导制备彩色金属 被引量:5
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作者 李国强 李晓红 +2 位作者 杨宏道 邱荣 黄文浩 《中国光学》 EI CAS 2011年第1期72-76,共5页
采用脉宽为35~65 fs,中心波长为800 nm的飞秒脉冲激光对经抛光的镍片进行表面扫描处理,并在金属表面上制备了彩色镍图案;设置不同的激光扫描速度和能量密度扫描处理不锈钢表面,亦制备了彩色图案。介绍了实验过程,分析了实验结果,扫描... 采用脉宽为35~65 fs,中心波长为800 nm的飞秒脉冲激光对经抛光的镍片进行表面扫描处理,并在金属表面上制备了彩色镍图案;设置不同的激光扫描速度和能量密度扫描处理不锈钢表面,亦制备了彩色图案。介绍了实验过程,分析了实验结果,扫描电子显微镜(SEM)形貌分析显示,经过飞秒激光扫描处理的金属表面出现了纳米量级的激光诱导周期表面结构(NC-LIPSS),在镍上形成的结构周期约为480~510 nm,在不锈钢上形成的结构周期约为480~540 nm。 展开更多
关键词 飞秒激光 激光诱导周期表面结构 彩色金属 表面等离子激元
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银纳米立方体对诺丹明分子的荧光增强或猝灭效应实验研究 被引量:1
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作者 易明芳 张杰 +5 位作者 赵玉杰 马业万 朱德权 祝祖送 尤建村 夏强胜 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期513-519,共7页
用乙二醇还原硝酸银,成功制备了平均边长约97 nm的银纳米立方体以用于诺丹明(RhB)分子的荧光实验。实验中,将探针分子RhB粉末掺杂于PMMA苯甲醚溶液中,制得不同厚度掺杂有RhB探针分子的PMMA薄膜,运用光谱技术和共焦显微技术研究了银纳米... 用乙二醇还原硝酸银,成功制备了平均边长约97 nm的银纳米立方体以用于诺丹明(RhB)分子的荧光实验。实验中,将探针分子RhB粉末掺杂于PMMA苯甲醚溶液中,制得不同厚度掺杂有RhB探针分子的PMMA薄膜,运用光谱技术和共焦显微技术研究了银纳米立方体与荧光分子的间隔、银纳米立方体不同浓度分布对RhB分子的荧光强度的影响。荧光光谱表明,荧光强度随PMMA厚度变薄而增强,当PMMA厚度为10 nm时,荧光增强因子最大,获得了56倍的荧光增强效果,而继续减小PMMA厚度时,其荧光增强因子又变小,说明发生了荧光猝灭效应。共焦荧光像则更直观地表现了银纳米立方体的浓度分布对荧光分子辐射增强的影响。因而,可通过调控银纳米立方体与荧光分子的距离及银纳米立方体的分布优化荧光增强因子以用于基于荧光的单分子探测,这一实验结果在生物成像和生物传感领域有潜在应用价值。 展开更多
关键词 光谱学 增强荧光 表面等离子体激元 局域场增强 银纳米立方体
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纳米金属肋混合表面等离子体波导模式特性分析 被引量:6
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作者 王聪 吴根柱 +2 位作者 周沛 张蒙 陈达如 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1-5,共5页
基于传统混合表面等离子体波导,提出了一种半导体纳米线和纳米金属肋混合的表面等离子体波导.采用有限元法对其模式特性进行了数值模拟,研究了该波导的有效折射率、传播损耗、归一化模场面积等特性随波导几何尺寸的变化规律,分析了该混... 基于传统混合表面等离子体波导,提出了一种半导体纳米线和纳米金属肋混合的表面等离子体波导.采用有限元法对其模式特性进行了数值模拟,研究了该波导的有效折射率、传播损耗、归一化模场面积等特性随波导几何尺寸的变化规律,分析了该混合波导的增益阈值.结果表明:该波导具有较低的传播损耗和较强的光场限制能力,并且混合模式的最小模面积仅为0.001 52μm2. 展开更多
关键词 混合表面等离子体波导 模式特性 增益阈值 表面等离子体纳米激光器
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飞秒激光诱导钛表面形成高空间频率周期条纹结构 被引量:2
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作者 刘凯军 李晓红 +3 位作者 王凯 周强 杨永佳 邱荣 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期143-150,共8页
利用波长为800nm的飞秒激光,在空气和去离子水中诱导钛表面形成不同的周期条纹结构。在空气中,激光能量密度为0.265J/cm^2时,钛表面主要形成周期为500~560nm低空间频率条纹结构;激光能量密度为0.102J/cm^2时,主要形成的是周期为220~340n... 利用波长为800nm的飞秒激光,在空气和去离子水中诱导钛表面形成不同的周期条纹结构。在空气中,激光能量密度为0.265J/cm^2时,钛表面主要形成周期为500~560nm低空间频率条纹结构;激光能量密度为0.102J/cm^2时,主要形成的是周期为220~340nm高空间频率条纹结构。两种条纹均垂直于入射激光偏振方向,且条纹周期随着脉冲重叠数的增大而增大。在水中,除形成垂直激光偏振方向、周期为215~250nm的高空间频率条纹结构,还形成了平行于激光偏振方向且周期约为入射激光波长八分之一的高空间频率条纹结构。利用表面等离子体理论、二次谐波及Sipe理论对各种周期条纹结构的形成机理进行分析,发现周期条纹结构的形成与钛表面氧化层有密切的关系。 展开更多
关键词 飞秒激光 激光诱导表面周期条纹结构 二次谐波 表面等离子体
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飞秒激光在银膜表面诱导亚波长周期条纹的超快成像研究 被引量:1
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作者 郗慧霞 周侃 +1 位作者 贾天卿 孙真荣 《华东师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期89-96,共8页
采用440 nm空间分辨、亚皮秒时间分辨的泵浦探测成像技术,本文研究了800 nm飞秒激光脉冲照射银膜表面后亚波长周期条纹的形成动力学.分析了1~6个飞秒脉冲照射下银膜表面条纹结构的演化过程.第一个激光脉冲在薄膜表面诱导凹槽等缺陷结构... 采用440 nm空间分辨、亚皮秒时间分辨的泵浦探测成像技术,本文研究了800 nm飞秒激光脉冲照射银膜表面后亚波长周期条纹的形成动力学.分析了1~6个飞秒脉冲照射下银膜表面条纹结构的演化过程.第一个激光脉冲在薄膜表面诱导凹槽等缺陷结构;第二个激光脉冲以后表面开始出现亚波长周期条纹,并且在更多脉冲照射时进行纵向和横向生长.条纹在50~70 ps以后开始出现,随延迟时间增加不断加深变长,在演化过程中条纹位置保持不变;形成过程在1 000 ps内基本结束.研究结果表明,飞秒激光在薄膜表面诱导凹槽等缺陷结构在后面的激光脉冲照射表面过程中激发了表面等离激元,进而导致的周期性能量沉积在亚波长周期条纹形成过程中起了关键作用,材料表面的熔化导致了之前形成的条纹变浅以及部分消失. 展开更多
关键词 飞秒激光 泵浦探测成像 亚波长周期条纹 银膜 表面等离激元
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Ag纳米颗粒有机薄膜受激辐射增强研究 被引量:1
13
作者 赵选科 吴朝新 +2 位作者 徐国金 梁世雄 侯洵 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期217-220,共4页
为进一步降低有机半导体材料的激射阈值,文章研究利用银纳米颗粒的表面等离子体共振效应来实现对有机半导体薄膜受激辐射的增强.将制备好的Ag纳米溶液旋涂于玻璃基底上,然后在其上再旋涂PS:Alq3:DCJTB有机薄膜发光层,构成平面波导结构.... 为进一步降低有机半导体材料的激射阈值,文章研究利用银纳米颗粒的表面等离子体共振效应来实现对有机半导体薄膜受激辐射的增强.将制备好的Ag纳米溶液旋涂于玻璃基底上,然后在其上再旋涂PS:Alq3:DCJTB有机薄膜发光层,构成平面波导结构.用355nm波长的YAG激光泵浦样品。实验发现:相比于无Ag纳米颗粒情况,有Ag纳米颗粒时端面受激发射最大增强10.38倍,激射阈值从2.0mJ/cm2左右降低到0.5mJ/cm2左右;垂直表面受激发射最大增强6.13倍,激射阈值从2.5mJ/cm2左右降低到1.5mJ/cm2左右.该研究对实现低阈值有机半导体激光器具有重要意义. 展开更多
关键词 光电子学与激光技术 受激辐射增强 表面等离子体共振 AG纳米颗粒 有机半导体激光器
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飞秒激光烧蚀硅材料表面形成周期波纹形貌研究 被引量:2
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作者 李志明 王玺 聂劲松 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期191-197,共7页
基于Sipe-Drude模型和表面等离子体激元(SPP)的干涉理论分别对单脉冲飞秒激光诱导硅表面形成低频率周期性波纹进行分析研究.探究了波长800 nm、脉宽150 fs的单个飞秒激光烧蚀硅造成不同激发水平下波纹形貌的变化,考虑到材料的光学性质变... 基于Sipe-Drude模型和表面等离子体激元(SPP)的干涉理论分别对单脉冲飞秒激光诱导硅表面形成低频率周期性波纹进行分析研究.探究了波长800 nm、脉宽150 fs的单个飞秒激光烧蚀硅造成不同激发水平下波纹形貌的变化,考虑到材料的光学性质变化(由Drude模型得到的介电常数变化),引入包含双温方程的电子数密度模型.计算结果表明,Sipe-Drude和SPP理论都适用于分析和解释高激发态下周期性波纹,但Sipe-Drude理论更适合分析更为广泛的周期性波纹结构.同时,波纹延伸方向总是垂直于入射激光偏振方向,其空间周期略小于激光波长,并受到入射激光通量的影响.在激光通量为0.38 J/cm^2时,波纹周期达到最小值.另外,还得到了不同入射角度的波纹周期变化情况,并在不同偏振态下随入射角度增大时波纹周期呈现相反的变化趋势.该研究对于理解飞秒激光造成硅表面形成周期结构及其在加工硅材料领域具有重要参考意义. 展开更多
关键词 Sipe-Drude模型 表面等离子体激元 低频率周期性波纹 双温方程
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石墨烯纳米带修饰微悬臂梁的光热偏转特性研究 被引量:1
15
作者 农金鹏 韦玮 +2 位作者 王宁 张桂稳 蒋肖 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2015年第23期2755-2759,共5页
针对传统双层悬臂梁存在吸收效率低的难题,提出了一种通过激发石墨烯纳米带表面等离激元以提高悬臂梁光热偏转特性的方法。首先,基于有限元法建立了石墨烯纳米带修饰微悬臂梁的光学模型,并通过优化石墨烯纳米带及悬臂梁的结构参数,实现... 针对传统双层悬臂梁存在吸收效率低的难题,提出了一种通过激发石墨烯纳米带表面等离激元以提高悬臂梁光热偏转特性的方法。首先,基于有限元法建立了石墨烯纳米带修饰微悬臂梁的光学模型,并通过优化石墨烯纳米带及悬臂梁的结构参数,实现了对入射光波的完美吸收(100%);其次,建立了悬臂梁的热力学模型,采用Ansys软件仿真计算了脉冲激光参数对悬臂梁光热偏转特性的影响。结果表明:在波长为10.7μm处,石墨烯纳米带修饰微悬臂梁的光热偏转灵敏度是传统双层悬臂梁光热偏转灵敏度的5倍,并且,在9.5-13.5μm的整个宽波段范围内,石墨烯纳米带修饰微悬臂梁的光热偏转灵敏度均大于传统双层悬臂梁光热偏转灵敏度的4倍。 展开更多
关键词 光电子学与激光技术 光热偏转 有限元 悬臂梁 石墨烯 表面等离激元
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双凹型谐振腔结构的金属半导体纳米激光器的数值仿真 被引量:1
16
作者 张柏富 朱康 +3 位作者 武恒 胡海峰 沈哲 许吉 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第22期286-293,共8页
近年来,金属半导体纳米激光器作为超小尺寸的光源被广泛地研究,其在光子集成回路、片上光互连、光通信等领域具有潜在的应用价值.随着谐振腔体积的减小,激光器损耗也迅速增加,这阻碍了激光器进一步的小型化.本文提出一种基于双凹型谐振... 近年来,金属半导体纳米激光器作为超小尺寸的光源被广泛地研究,其在光子集成回路、片上光互连、光通信等领域具有潜在的应用价值.随着谐振腔体积的减小,激光器损耗也迅速增加,这阻碍了激光器进一步的小型化.本文提出一种基于双凹型谐振腔的金属半导体纳米激光器结构.该结构具有圆柱形的反射端面和内凹的弯曲侧壁,能够使谐振模式集中于腔中心并减小辐射损耗,从而提升品质因子和降低激光器阈值.本文利用时域有限差分方法数值计算了三种不同曲线侧壁的双凹腔性能.数值仿真结果表明,相比于传统胶囊型腔结构,本文提出的双凹腔结构的品质因子提高24.8%,激光器阈值电流降低67.5%,能够有效提升激光器性能.该结构在超小型金属半导体纳米激光器领域具有重要应用价值. 展开更多
关键词 半导体激光器 微腔 表面等离激元
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银纳米线表面等离激元波导的能量损耗 被引量:4
17
作者 王文慧 张孬 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第24期26-39,共14页
金属纳米结构的表面等离激元可以突破光学衍射极限,为光子器件的微型化和集成光学芯片的实现奠定基础.基于表面等离激元的各种基本光学元件已经研制出来.然而,由于金属结构的固有欧姆损耗以及向衬底的辐射损耗等,表面等离激元的传输能... 金属纳米结构的表面等离激元可以突破光学衍射极限,为光子器件的微型化和集成光学芯片的实现奠定基础.基于表面等离激元的各种基本光学元件已经研制出来.然而,由于金属结构的固有欧姆损耗以及向衬底的辐射损耗等,表面等离激元的传输能量损耗较大,极大地制约了其在纳米光子器件和回路中的应用.研究能量损耗的影响因素以及如何有效降低能量损耗对未来光子器件的实际应用具有重要意义.本文从纳米线表面等离激元的基本模式出发,介绍了它在不同条件下的场分布和传输特性,在此基础上着重讨论纳米线表面等离激元传输损耗的影响因素和测量方法以及目前常用的降低传输损耗的思路.最后给出总结以及如何进一步降低能量损耗方法的展望.表面等离激元能量损耗的相关研究对于纳米光子器件的设计和集成光子回路的构建有着重要作用. 展开更多
关键词 表面等离激元 能量损耗 银纳米线 光子器件
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纳米银立方体与银膜耦合结构的电场特性 被引量:3
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作者 易明芳 祝祖送 李伶利 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第7期242-247,共6页
纳米金属颗粒及其与金属膜的耦合结构具有比单元结构更优越的物理性质。为了给实验研究纳米银立方体和银膜耦合结构在传感中的应用提供理论依据,运用FDTD方法数值分析了纳米银立方体与银膜耦合体系在波长为514.5 nm的激光激发下的电场... 纳米金属颗粒及其与金属膜的耦合结构具有比单元结构更优越的物理性质。为了给实验研究纳米银立方体和银膜耦合结构在传感中的应用提供理论依据,运用FDTD方法数值分析了纳米银立方体与银膜耦合体系在波长为514.5 nm的激光激发下的电场性质。结果表明,耦合结构的电场分布与纳米银立方体的大小、及其与银膜间的介质层厚度有关;纳米银立方体与银膜耦合结构局域电场比纳米银立方体的局域电场强;当其间没有介质层时,局域电场主要分布在纳米银立方体的上表面顶点;当有介质层时,局域电场会有部分转向高折射率介质层中。因此,可根据需要,通过调控纳米银立方体的大小及其与银膜间的介质厚度来获得理想的局域电场。 展开更多
关键词 表面等离激元 纳米银立方体 银膜 电场增强
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银纳米线波导在量子光学中的应用(特邀)
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作者 吴赟琨 任希锋 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期96-121,共26页
量子表面等离激元近年来发展迅速,引起了极大的关注。而银纳米线由于自身的多种优势成为量子表面等离激元的代表性载体之一,是该领域很多工作中的重要元器件。回顾了近年来基于银纳米线的表面等离激元在量子信息领域中的理论和实验研究... 量子表面等离激元近年来发展迅速,引起了极大的关注。而银纳米线由于自身的多种优势成为量子表面等离激元的代表性载体之一,是该领域很多工作中的重要元器件。回顾了近年来基于银纳米线的表面等离激元在量子信息领域中的理论和实验研究进展,主要包括表面等离激元自身和在银纳米线上传输的基本性质,银纳米线与量子发光点的相互作用、构建量子集成表面等离激元回路以及在量子精密传感领域的应用。最后提出了利用银纳米线实现量子表面等离激元应用过程中尚存的困难与挑战,以及可能的解决方法与未来研究方向。 展开更多
关键词 银纳米线 表面等离激元 量子集成回路 光与物质相互作用 量子表面等离激元
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表面等离激元金属-绝缘体-半导体波导激光器研究进展
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作者 何庆叶 李国辉 +3 位作者 潘登 冀婷 王文艳 崔艳霞 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1839-1854,共16页
纳米激光器在光通信、全息技术、生物医疗成像等领域有着广泛的应用前景。表面等离激元(Surface plasmon polariton,SPP)沿着金属表面传播,基于该特性可制成突破衍射极限的低阈值纳米激光器。它们不但具有小尺寸特征,同时还能激发Purcel... 纳米激光器在光通信、全息技术、生物医疗成像等领域有着广泛的应用前景。表面等离激元(Surface plasmon polariton,SPP)沿着金属表面传播,基于该特性可制成突破衍射极限的低阈值纳米激光器。它们不但具有小尺寸特征,同时还能激发Purcell效应,表现出更高的自发辐射效率。近年来,金属-绝缘体-半导体(MIS)波导结构的SPP激光器因具有超强的模式约束能力被大量报道。本文以基于MIS结构的SPP激光器为主题进行综述。首先,介绍了SPP激光器的工作原理,接着分别介绍了基于MIS波导结构的纳米片型和纳米线型SPP激光器的工作原理。然后,依据增益介质材料的不同,依次介绍了增益介质分别为Ⅱ-Ⅵ半导体、Ⅲ-Ⅴ半导体以及钙钛矿的SPP MIS波导激光器研究进展。最后,总结全文,并对基于MIS波导的SPP激光器未来的发展和挑战进行了展望。 展开更多
关键词 表面等离激元 金属-绝缘体-半导体 激光器 纳米片 纳米线
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