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Characteristics of photonic nanojets from two-layer dielectric hemisphere 被引量:2
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作者 刘昀玥 刘贤超 +4 位作者 李玲 陈卫东 陈艳 黄跃容 谢征微 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第11期199-205,共7页
The properties of the photonic nanojet generated by a two-layer dielectric microsphere are studied. Simulation results indicate that this novel structure can generate a photonic nanojet outside its volume when the ref... The properties of the photonic nanojet generated by a two-layer dielectric microsphere are studied. Simulation results indicate that this novel structure can generate a photonic nanojet outside its volume when the refractive index contrast relative to the background medium is higher than 2:1 in the condition of plane wave incidence. When the refractive index is smaller than 2, we show that an ultralong nanojet generated by the two-layer hemisphere has an extension of 28.2 wavelengths, and compared with the homogeneous dielectric hemisphere, it has superior performance in jet length and focal distance. Its dependence on the configuration and refractive index is investigated numerically. According to the simulation of the two-layer dielectric microsphere, a photonic nanojet with a full width at half maximum(FWHM) less than 1/2 wavelength is obtained and the tunable behaviors of the photonic nanojet are demonstrated by changing the reflective indices of the material or radius contrast ratio. 展开更多
关键词 photonic nanojet hemisphere micro-optics subdiffraction
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Enhanced photonic nanojets for submicron patterning
2
作者 ZHOU Zhuang-zhuang ALI Hassan +2 位作者 HOU Zhi-shan XUE Wei CAO Yu 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第10期3323-3334,共12页
Photonic nanojets(PNJs) have a wide range of applications in laser processing, nanolithography, optical highdensity storage, super-resolution microscopy, and other fields due to their processing capacity to overcome t... Photonic nanojets(PNJs) have a wide range of applications in laser processing, nanolithography, optical highdensity storage, super-resolution microscopy, and other fields due to their processing capacity to overcome the diffraction limit. Herein, we control static microsphere be developed into the motion state to fabricate vector graphics nano-grooves.The microspheres roll on the substrate while the laser is kept synchronously irradiated, and the overlapping PNJ ablated craters form patterned grooves on the indium-tin oxide(ITO) substrate. Thus, PNJ has been expanded from “point”processing to “line” processing. The fabricated nano grooves have high continuity and consistency. Whereas, the precise customization of critical groove dimension can be achieved via modulation in diameter and kinetics of dielectric microshperes. Furthermore, by etching vectographs on an ITO conductive glass substrate, we demonstrated the advantages and potential of the proposed method in nanopatterning. The proposed method effectively reduces the cost and complexity of photonic nanojets applied in nanopatterning. The proposed nanopatterning methodology will play a vital role in the fabrication of semiconductor materials, sensors, microfluidic devices, surface-enhanced Raman scattering(SERS), biomedicine, nanoscience and nanoengineering. 展开更多
关键词 photonic nanojets nano-grooves synchronously irradiated NANOENGINEERING
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微球透镜阵列并行制造表面增强拉曼衬底及其光谱增强研究 被引量:1
3
作者 王梦圆 赵晨 +2 位作者 闫胤洲 赵艳 蒋毅坚 《光散射学报》 北大核心 2024年第1期28-37,共10页
SERS作为一种高灵敏物质指纹谱分析技术,在生物传感、化学分析等领域具有广泛的应用。具有规整纳米结构的SERS衬底是保证拉曼光谱痕量检测可靠性和稳定性的前提,实现高精度、大尺度和高效率的微纳结构制造是SERS衬底目前亟需突破的技术... SERS作为一种高灵敏物质指纹谱分析技术,在生物传感、化学分析等领域具有广泛的应用。具有规整纳米结构的SERS衬底是保证拉曼光谱痕量检测可靠性和稳定性的前提,实现高精度、大尺度和高效率的微纳结构制造是SERS衬底目前亟需突破的技术瓶颈。本工作提出了介质微球透镜—金纳米孔(ML/AuNHs)阵列复合SERS衬底新结构与制造新方法。首先,利用介质微球透镜光子纳米射流,在沉积于微球底部的金膜上制备纳米孔结构,形成ML/AuNHs复合结构。系统研究了532 nm纳秒脉冲激光能量、微球透镜直径、金膜厚度等工艺参数对金纳米孔的成形规律,通过优化加工工艺,实现了微球透镜阵列底部直径215 nm金纳米孔的超分辨并行加工。之后,理论分析了微球透镜的SERS“热点”自对准聚焦、光学回音壁共振模式以及定向天线等光场调控过程,揭示了ML/AuNHs复合衬底的拉曼增强机制。最后,展示了ML/AuNHs复合衬底检出灵敏度10-10 M(硝基苯硫酚,4-NBT)的SERS检测能力,较单独使用金属纳米孔降低2个数量级。本工作提供了一种简易高效且具有高灵敏度的SERS衬底结构及其制备方法,拓宽了SERS的实际应用潜力。 展开更多
关键词 表面增强拉曼光谱 超分辨并行加工 微球透镜阵列 光子纳米射流 局域表面等离激元
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Donut-like photonic nanojet with reverse energy flow 被引量:1
4
作者 Hao Wang jingjing Hao +5 位作者 Baifu Zhang Cheng Han Chunguang Zhao Zhe Shen ji Xu jianping Ding 《Chinese Optics Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第10期88-92,共5页
Photonic nanojets(PNJs)are subwavelength jet-like propagating waves generated by illuminating a dielectric microstructure with an electromagnetic wave,conventionally a linearly polarized plane wave.Here,we study the d... Photonic nanojets(PNJs)are subwavelength jet-like propagating waves generated by illuminating a dielectric microstructure with an electromagnetic wave,conventionally a linearly polarized plane wave.Here,we study the donut-like PNJ produced when a circularly polarized vortex beam is used instead.This novel PNJ also has a reverse energy flow at the donut-like focal plane depending on both the optical vortex topological charge and microsphere size.Our tunable PNJ,which we investigate numerically and analytically,can find applications in optical micromanipulation and trapping. 展开更多
关键词 photonic nanojet optical vortex reverse energy flow
原文传递
光子纳米喷流的性能及应用
5
作者 顾国强 余建 +5 位作者 瞿驰野 张天尧 马璐 张鹏程 张翊 杨慧 《集成技术》 2024年第2期89-110,共22页
光子纳米喷流是光照射直径与波长相当或略大于波长的无损电介质微颗粒时,会在微颗粒后表面一定距离处形成高强度、紧聚焦光束。光子纳米喷流具有大于照射光的强度、最小的半高宽值能够小于衍射极限的光束宽度、传播超出倏势场区域和较... 光子纳米喷流是光照射直径与波长相当或略大于波长的无损电介质微颗粒时,会在微颗粒后表面一定距离处形成高强度、紧聚焦光束。光子纳米喷流具有大于照射光的强度、最小的半高宽值能够小于衍射极限的光束宽度、传播超出倏势场区域和较强的背向散射等优异特性,在光信号增强、微纳加工与制造、超分辨光学成像、超灵敏捕获和探测等领域具有重要应用。该文首先介绍了光子纳米喷流的源头和发现;其次,对光子纳米喷流的模型、理论、形貌特征、实验测量和主要特性进行了阐述;再次,调研和讨论了光子纳米喷流的几个重要应用;最后,对光子纳米喷流进行了总结和展望。 展开更多
关键词 光子纳米喷流 微颗粒 微透镜 光散射 超分辨光学成像 光捕获和探测
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Study on the Cylindrical Liquid Nanojet Break-up Phenomenon
6
作者 ZHAO Jianbo 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第2期194-201,共8页
In this paper the liquid argon nanojet break-up phenomenon was studied using the molecular dynamics method. The effects of temperature, nozzle diameter and body force on the nanojet break-up length and time were simu-... In this paper the liquid argon nanojet break-up phenomenon was studied using the molecular dynamics method. The effects of temperature, nozzle diameter and body force on the nanojet break-up length and time were simu- lated. Meanwhile, the particle size, wave length and the frequency of the disturbance were compared with the re- suits of linear stability analysis. The results showed that even though the fluid becomes discontinuous, the tradi- tional linear stability analysis can be used to make a rough calculation of the nanojet break-up. 展开更多
关键词 ARGON MD nanojet BREAK-UP
原文传递
基于BTG微球的光子纳米射流多维度动态调控
7
作者 张昊 夏军 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1681-1686,共6页
本文提出了一种由浸没在液晶中的高折射率BaTi0_(3)玻璃(BTG)微球产生的可多维度动态调控的光子纳米射流方案。在外部电压的作用下,液晶分子指向矢发生偏转,导致BTG微球周围介质环境的有效折射率发生变化,进而改变了微球的聚焦特性。研... 本文提出了一种由浸没在液晶中的高折射率BaTi0_(3)玻璃(BTG)微球产生的可多维度动态调控的光子纳米射流方案。在外部电压的作用下,液晶分子指向矢发生偏转,导致BTG微球周围介质环境的有效折射率发生变化,进而改变了微球的聚焦特性。研究结果表明,光子纳米射流的数量、聚焦位置和离轴距离可以通过改变施加到液晶的外部电场分布来动态控制,浸泡在电控液晶中的BTG微球可以动态产生一到三个光子纳米射流,包括离轴光子纳米射流。此外,我们还探索和讨论了更复杂电场分布下微球的聚焦特性。本研究结果在光镊子、粒子操纵与非线性光学传感器等方面具有很好的应用前景,为集成光子传感器件的发展开辟新方向。 展开更多
关键词 光场调控 光子纳米射流 微球 电控液晶
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光子喷流诱导后向作用力研究进展
8
作者 任煜轩 孔慈航 李博 《福建师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2023年第6期1-8,共8页
介电微球可以聚焦激光形成纳米尺度的光子喷流,光子喷流处具有非常强的能量,可以用来操控纳米颗粒.光子喷流处水分子吸收光能后发生膨胀,进而推动微球向光源移动,即对微球施加后向的光学牵引力.回顾了光子喷流诱导后向作用力操控介电微... 介电微球可以聚焦激光形成纳米尺度的光子喷流,光子喷流处具有非常强的能量,可以用来操控纳米颗粒.光子喷流处水分子吸收光能后发生膨胀,进而推动微球向光源移动,即对微球施加后向的光学牵引力.回顾了光子喷流诱导后向作用力操控介电微球的研究进展,介绍了用光子喷流牵引生物细胞.进而通过光学牵引力结合细胞的形态学特征,探讨了利用光子喷流进行细胞筛选的可能性.最后,展望了相关应用的前景. 展开更多
关键词 光子喷流 光学捕获和操控 光学牵引 细胞分选
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基于近场光学的微球超分辨显微效应 被引量:6
9
作者 周锐 吴梦雪 +1 位作者 沈飞 洪明辉 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第14期1-18,共18页
在光学成像领域,由于受到衍射极限的限制,常规成像分辨率在200nm左右.科学的不断进步对更高分辨率有着迫切需求,如何突破这个极限来获得更高质量的高分辨率图像是热门研究领域.2011年提出了微球超显微技术:在原有的光学系统中,将直径几... 在光学成像领域,由于受到衍射极限的限制,常规成像分辨率在200nm左右.科学的不断进步对更高分辨率有着迫切需求,如何突破这个极限来获得更高质量的高分辨率图像是热门研究领域.2011年提出了微球超显微技术:在原有的光学系统中,将直径几微米至几十微米的透明微球直接置于样品表面,就能够成倍提高传统光学显微镜的成像能力.微球超显微技术以其简单直接的特点,受到广泛关注.本文介绍了光学显微镜的研究背景以及国内外团队在微球超分辨显微技术方面的研究进展,包括通过在微球表面进行环刻同心环、中心遮挡和表面涂覆的方法来调节微球所产生的光子纳米喷射方面所开展的一系列研究,并进行了理论模拟和实验验证,进一步提升了微球的超分辨显微效应.最后,展望了今后微球超分辨显微技术的应用与发展方向. 展开更多
关键词 光学显微镜 微球超分辨 光子纳米喷射
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微球透镜超分辨显微成像与检测技术综述 被引量:3
10
作者 徐伟 袁群 +3 位作者 高志山 于颢彪 孙一峰 屈艺 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1139-1151,共13页
受衍射极限的影响,传统光学显微镜的分辨率最高约为波长的一半,突破衍射极限,获得更高的成像分辨率是近年来显微成像领域的研究热点。相比于其他超分辨显微成像方式,基于微球透镜的超分辨显微成像方式具有简单直接、免标记等优点。主要... 受衍射极限的影响,传统光学显微镜的分辨率最高约为波长的一半,突破衍射极限,获得更高的成像分辨率是近年来显微成像领域的研究热点。相比于其他超分辨显微成像方式,基于微球透镜的超分辨显微成像方式具有简单直接、免标记等优点。主要介绍国内外研究团队将微球与传统的光学显微镜结合实现超分辨显微成像的研究进展,从微球透镜参数选择、成像方案、成像分辨率、成像视场及成像机理等多角度进行总结与比对;并结合课题组工作,介绍了将微球透镜与干涉显微技术相结合的三维超分辨检测技术,阐述了Linnik型与Mirau型两种检测光路原理,分析了三维超分辨检测的效果;展望了微球透镜超分辨显微技术在显微成像与显微干涉检测两个方面待解决的问题与发展方向。 展开更多
关键词 微球透镜 衍射极限 光子纳米喷射 倏逝波 干涉显微 超分辨成像
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扫描探针加工技术的新进展及扫描等离子体加工技术的研究 被引量:5
11
作者 王海 褚家如 赵钢 《微纳电子技术》 CAS 2003年第7期177-180,185,共5页
扫描探针加工技术作为一种无掩模微细加工手段以其所需设备简单和加工精度高达纳米量级等优点 ,近年来受到广泛的重视和研究。但目前扫描探针加工技术存在加工效率低、可重复性差、可加工材料非常有限等缺点。采用探针阵列并结合其他加... 扫描探针加工技术作为一种无掩模微细加工手段以其所需设备简单和加工精度高达纳米量级等优点 ,近年来受到广泛的重视和研究。但目前扫描探针加工技术存在加工效率低、可重复性差、可加工材料非常有限等缺点。采用探针阵列并结合其他加工技术的并行工艺 ,可以提高加工效率 ,拓展应用范围。本文以纳米喷流加工和蘸水笔纳米加工为例介绍了扫描探针加工技术这一方面的最新进展 ,阐述了它们各自的基本原理和特点。最后 ,提出了一种基于并行探针驱动的扫描等离子体加工技术 ,结合了扫描探针加工精度高和等离子体加工适用材料广泛的优点 ,为小批量多品种微系统和纳米器件的加工探索出一种新方法。 展开更多
关键词 微电子技术 扫描探针加工技术 扫描等离子体加工技术 蘸水笔纳米加工 纳米喷流加工
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理想同心介质球纳米喷流特性
12
作者 陈宇 王春阳 于艳鑫 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期27-32,共6页
利用有限时域差分方法,对核壳结构进行了模拟研究,得到内核折射率以及内核半径对聚焦光斑纳米喷流特性的影响。研究表明:在内核半径不变的情况下,当内核相对折射率较低时,入射光能量主要集中在内核与外壳层交界区域,此时光波能量有很大... 利用有限时域差分方法,对核壳结构进行了模拟研究,得到内核折射率以及内核半径对聚焦光斑纳米喷流特性的影响。研究表明:在内核半径不变的情况下,当内核相对折射率较低时,入射光能量主要集中在内核与外壳层交界区域,此时光波能量有很大一部分处于非聚焦的旁瓣中;当内核折射率超过外层,可以在核壳结构背光面形成双增强点;在内核相对折射率不变的情况下,通过改变内核半径实现了对内、外核聚焦点位置的主动控制。 展开更多
关键词 纳米喷射 超衍射极限 有限时域差分算法
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基于聚苯乙烯微球的拉曼增强效应及其应用于金单晶表面单层分子的检测 被引量:3
13
作者 林秀梅 王翔 +1 位作者 刘郑 任斌 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1941-1944,共4页
利用在样品表面上组装聚苯乙烯微球,可以使得表面拉曼信号得到增强.系统考察了增强效应与微球粒子尺寸的依赖关系,发现当微球直径为3.00μm时,拉曼信号的增强效应最强,可以达到约5倍的增强.进一步利用聚苯乙烯微球的增强效应,获得了单... 利用在样品表面上组装聚苯乙烯微球,可以使得表面拉曼信号得到增强.系统考察了增强效应与微球粒子尺寸的依赖关系,发现当微球直径为3.00μm时,拉曼信号的增强效应最强,可以达到约5倍的增强.进一步利用聚苯乙烯微球的增强效应,获得了单层吸附在Au(111)表面上具有共振增强效应的异氰基孔雀石绿分子的拉曼信号,得到约20倍的信号净增强,相当于约3个数量级的拉曼增强效应,表明利用这种方法可以显著提高单晶表面吸附分子的检测灵敏度.这种增强效应主要是由于激光在透明微球的作用下,在微球底部产生纳米光束流,从而形成高度局域化的电磁场,使拉曼散射过程得到极大的增强.初步探讨了两种类型样品表面获得不同的增强效应的原因. 展开更多
关键词 聚苯乙烯微球 纳米光束流 金单晶表面 孔雀石绿分子 表面增强拉曼光谱
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微球透镜近场聚焦及远场成像仿真研究进展 被引量:2
14
作者 叶燃 徐楚 +5 位作者 汤芬 尚晴晴 范瑶 李加基 叶永红 左超 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期349-361,共13页
微球超分辨显微成像技术能够突破衍射极限并成倍提高传统光学显微镜的成像分辨率。因其具有成像系统简单,可实时成像,无需荧光染料标记,能在白光照明条件下工作,且可与市场上成熟的显微镜产品相兼容等优点,具有重要研究价值与广阔应用前... 微球超分辨显微成像技术能够突破衍射极限并成倍提高传统光学显微镜的成像分辨率。因其具有成像系统简单,可实时成像,无需荧光染料标记,能在白光照明条件下工作,且可与市场上成熟的显微镜产品相兼容等优点,具有重要研究价值与广阔应用前景,发展潜力巨大。该技术发展至今已取得了众多令人瞩目的研究成果,但现阶段的研究主要集中在微球超分辨成像规律、成像质量的提高、微球的操控方法上。而针对微球透镜的超分辨成像机理与模型,目前尚未形成完善统一的认知与可靠一致的解释。在此背景下,文中梳理归纳了微球透镜近场聚焦及远场成像机理、数学模型、仿真技术等方面的研究工作,分析现有工作的意义与所存在的不足,指出该领域需要着重解决的问题,并对微球成像技术未来的发展方向给予展望。 展开更多
关键词 超分辨成像 光学传递函数 微球 光子纳米射流 成像仿真
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冲击波诱导水中纳米气泡塌陷的分子动力学分析
15
作者 王小峰 陶钢 +3 位作者 徐宁 王鹏 李召 闻鹏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第13期172-190,共19页
人体中含有的纳米气泡受冲击波诱导塌陷后产生的强冲击高速纳米射流会对人体组织产生创伤.本文运用分子动力学方法,分析了冲击波引起的水中纳米气泡的塌陷行为,纳米气泡分为三种:真空、含二氧化碳和氧气纳米气泡.同时探讨了不同气体分... 人体中含有的纳米气泡受冲击波诱导塌陷后产生的强冲击高速纳米射流会对人体组织产生创伤.本文运用分子动力学方法,分析了冲击波引起的水中纳米气泡的塌陷行为,纳米气泡分为三种:真空、含二氧化碳和氧气纳米气泡.同时探讨了不同气体分子数、纳米气泡的直径和冲击波的冲量等因素对水中纳米气泡塌陷行为的影响.研究发现在真空纳米气泡中加入气体分子后并没有影响冲击波的传播,但在纳米气泡完全塌陷前,与真空和含1368个二氧化碳分子(或含1409个氧气分子)的纳米气泡相比,含718个二氧化碳分子(或含733个氧气分子)的纳米气泡塌陷形成的纳米射流的最大速度较大.在气泡完全塌陷后气体分子致使纳米射流的速度衰减,最终含气体分子的纳米射流的最大速度小于真空的.此外,还发现在大冲量时,纳米气泡的塌陷时间短,同一时刻冲击波经过时的密度、压力更大,气泡塌陷后纳米射流的最大速度较大,冲击力比小冲量增强很多.较大直径的纳米气泡塌陷时间长,同一时刻冲击波经过时的密度、压力较小,冲击波传播较慢,但纳米射流的最大速度较大,纳米射流冲击力更强.纳米射流的最大速度越大,含气纳米气泡的气体分子在冲击方向分散的距离更远,凹陷深度更深. 展开更多
关键词 冲击波 纳米气泡 塌陷 纳米射流 分子动力学
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双层微金字塔结构耦合空间光调制的光子纳米射流研究
16
作者 孙泽华 刘卫国 +3 位作者 葛少博 刘丙才 吴春芳 惠迎雪 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期231-239,共9页
提出一种异质材料双层微金字塔结构耦合空间光调制的光子纳米射流光学元件,实现了光子纳米射流的动态可调。通过时域有限差分法进行仿真计算,分析了微结构与背景折射率对比度减小时,光子纳米射流性能特征变化的基本规律。研究结果表明,... 提出一种异质材料双层微金字塔结构耦合空间光调制的光子纳米射流光学元件,实现了光子纳米射流的动态可调。通过时域有限差分法进行仿真计算,分析了微结构与背景折射率对比度减小时,光子纳米射流性能特征变化的基本规律。研究结果表明,改变液晶分子的旋转角,焦距变化范围由6.1λ达到了22.3λ,衰减长度最长达到36.5λ,与双层微球结构耦合液晶光子纳米射流相比提高了10λ。随着微结构与背景介质折射率之比的减小,半高全宽增大,聚焦效率的调节范围可以达到16.9%~43.2%,此时,焦点逐渐远离微结构,能量向远场传输。借助于液晶这一空间光调制手段,双层微金字塔结构光子纳米射流实现了大范围的焦距调节和超长的传播长度,为光子纳米射流在光电探测、光学捕获等方面的应用提供理论支持。 展开更多
关键词 MIE散射理论 光子纳米射流 时域有限差分 空间光调制 微纳功能结构
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链式微腔的低损耗光传输特性
17
作者 史文轩 袁斌 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期99-102,共4页
针对微腔的光子聚焦独特性质,研究微腔光子聚焦光束的耦合特性及光子传输效率,提出了一种新型链式微腔的光传输方法,分析了球形微腔的光子聚焦强度、位置与入射波长的关系,得到了平面波入射到链式球形微腔的光强分布及传输特性.仿真结... 针对微腔的光子聚焦独特性质,研究微腔光子聚焦光束的耦合特性及光子传输效率,提出了一种新型链式微腔的光传输方法,分析了球形微腔的光子聚焦强度、位置与入射波长的关系,得到了平面波入射到链式球形微腔的光强分布及传输特性.仿真结果和分析表明,微腔的光子聚焦效应及光场的后向放大效应使链式微腔具有高聚焦波束和低损耗特性,可以应用于低损耗光波导的设计;在亚波长空间分辨率的光学微探针、微创激光手术、光镊等方面也具有实际的应用价值. 展开更多
关键词 光子聚焦 链式微腔 光传输
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电介质微球和金属平面纳米层增强荧光远场定向发射
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作者 郭付周 陈智辉 +4 位作者 冯光 王晓伟 费宏明 孙非 杨毅彪 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第17期312-319,共8页
本文提出了一种由电介质微球和金属平面纳米层组成的复合结构,用于增强荧光远场定向发射强度和提高荧光收集效率.通过时域有限差分法研究了位于电介质微球和金层之间量子点的激发和发射过程.量子点作为荧光材料涂敷于聚甲基丙烯酸甲酯中... 本文提出了一种由电介质微球和金属平面纳米层组成的复合结构,用于增强荧光远场定向发射强度和提高荧光收集效率.通过时域有限差分法研究了位于电介质微球和金层之间量子点的激发和发射过程.量子点作为荧光材料涂敷于聚甲基丙烯酸甲酯中,用于控制和金层的距离从而调控荧光增强.该结构基于等离激元耦合、回音壁模式以及光子纳米射流之间的协同效应,使远场荧光强度增强230倍,荧光收集效率高达70%.与电介质微球和金球二聚体复合结构增强荧光相比,金球二聚体之间的间距不易控制,此外量子点要放在金球之间特定的位置.而本文提出的三维平面复合纳米结构相对更方便实现.以上结果在提高荧光生物检测灵敏度、成像质量以及发光器件效率等领域具有非常重要的应用意义. 展开更多
关键词 荧光增强 光子纳米射流 电介质微球 生物检测
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新型光子纳米射流器件的设计
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作者 张诚 林剑 《光学仪器》 2021年第5期25-32,共8页
光子纳米射流是一种高强度,极窄的亚波长电磁场区域,它是由介电微球或微柱体的Mie散射对电磁场的聚焦作用产生的。光子纳米射流广泛应用于激光加工、纳米光刻、光学高密度存储以及超分辨率显微镜。从径向偏振光的角度出发,使用一种介电... 光子纳米射流是一种高强度,极窄的亚波长电磁场区域,它是由介电微球或微柱体的Mie散射对电磁场的聚焦作用产生的。光子纳米射流广泛应用于激光加工、纳米光刻、光学高密度存储以及超分辨率显微镜。从径向偏振光的角度出发,使用一种介电圆环结构对光束进行聚焦,由于径向偏振光在焦点区域可以产生较强的纵向场,通过优化圆环的尺寸、折射率以及与物镜焦点的相对位置,可以得到超过90%光束质量的纵向光子纳米射流,而且强度相比于未使用圆环时可以提高约一个数量级,并在高折射率下可以获得半高全宽小于衍射极限尺寸的光斑,因此该结构预计可以在粒子加速、光镊以及拉曼光谱学中有所应用。 展开更多
关键词 光子纳米射流 径向偏振光 纵向场 超分辨
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3D micro-devices for enhancing the lateral resolution in optical microscopy
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作者 Gordon Zyla Goran Maconi +6 位作者 Anton Nolvi Jan Marx Dimitra Ladika Ari Salmi Vasileia Melissinaki Ivan Kassamakov Maria Farsari 《Light(Advanced Manufacturing)》 2024年第2期50-63,共14页
Although optical microscopy is a widely used technique across various multidisciplinary fields for inspecting small-scale objects,surfaces or organisms,it faces a significant limitation:the lateral resolution of optic... Although optical microscopy is a widely used technique across various multidisciplinary fields for inspecting small-scale objects,surfaces or organisms,it faces a significant limitation:the lateral resolution of optical microscopes is fundamentally constrained by light diffraction.Dielectric micro-spheres,however,offer a promising solution to this issue as they are capable of significantly enhancing lateral resolution through extraordinary phenomena,such as a photonic nanojet.Building upon the potential of dielectric micro-spheres,this paper introduces a novel approach for fabricating 3D micro-devices designed to enhance lateral resolution in optical microscopy.The proposed 3D micro-device comprises a modified coverslip and a micro-sphere,facilitating easy handling and integration into any existing optical microscope.To manufacture the device,two advanced femtosecond laser techniques are employed:femtosecond laser ablation and multi-photon lithography.Femtosecond laser ablation was employed to create a micro-hole in the coverslip,which allows light to be focused through this aperture.Multi-photon lithography was used to fabricate a micro-sphere with a diameter of 20μm,along with a cantilever that positions the above the processed micro-hole and connect it with the coverslip.In this context,advanced processing strategies for multi-photon lithography to produce a micro-sphere with superior surface roughness and almost perfect geometry(λ/8)from a Zr-based hybrid photoresist are demonstrated.The performance of the micro-device was evaluated using Mirau-type coherence scanning interferometry in conjunction with white light illumination at a central wavelength of 600 nm and a calibration grid(Λ=0.28μm,h>50 nm).Here,the 3D micro-device proved to be capable of enhancing lateral resolution beyond the limits achievable with conventional lenses or microscope objectives when used in air.Simultaneously,it maintained the high axial resolution characteristic of Mirau-type coherence scanning interferometry.The results and optical properties of the micro-sphere were analyzed and further discussed through simulations. 展开更多
关键词 Photonic nanojet Multi-photon lithography Optical microscopy MICRO-OPTICS Multi-photon grayscale lithography Extreme manufacturing
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