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基于石墨烯-金属混合结构的可调超材料吸波体设计 被引量：12
1
作者 王越 冷雁冰 +4 位作者 董连和 王丽 刘顺瑞 王君 孙艳军 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期223-230,共8页
利用石墨烯与金属相结合的方法提出了一种新型超材料吸波体结构,通过改变外加偏置电压来改变石墨烯的费米能级,在微波段分别实现了单频和宽频的振幅可调性,并阐述了其电磁吸波及振幅可调的机理。对单一频段下的超材料结构进行了模拟仿真... 利用石墨烯与金属相结合的方法提出了一种新型超材料吸波体结构,通过改变外加偏置电压来改变石墨烯的费米能级,在微波段分别实现了单频和宽频的振幅可调性,并阐述了其电磁吸波及振幅可调的机理。对单一频段下的超材料结构进行了模拟仿真,结果表明,当结构参数不变时,吸波体的吸收强度随石墨烯费米能级的增加而不断减小,最大调制深度达到了58.6%。当石墨烯费米能级为0eV时,吸波体的中心频率随结构参数的改变而改变。基于多吸收峰叠加扩展带宽的原理,利用不同尺寸单元的排列实现了宽频吸波的特性,并通过仿真模拟证明了该宽频吸波体具有振幅可调的性质。 展开更多
关键词 材料 超材料吸波体 石墨烯 振幅可调 宽频
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利用截头圆锥形仿生蛾眼结构提高LED光提取效率 被引量：9
2
作者 刘顺瑞 王丽 +5 位作者 孙艳军 王君 王越 吴天祺 冷雁冰 董连和 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期269-275,共7页
为提高发光二极管(LED)光提取效率,根据等效介质理论在LED钝化层(SiNx)表面设计并制作了一种截头圆锥形微结构阵列。通过模拟重点分析了微结构的底面占空比、底面直径、高度和倾角对提高LED光提取效率的影响,得出微结构的底面占空比为0... 为提高发光二极管(LED)光提取效率,根据等效介质理论在LED钝化层(SiNx)表面设计并制作了一种截头圆锥形微结构阵列。通过模拟重点分析了微结构的底面占空比、底面直径、高度和倾角对提高LED光提取效率的影响,得出微结构的底面占空比为0.55、底面半径为220nm、高度为245nm、侧面倾角为70°时器件的光提取效率最优,是无表面微结构器件的4.85倍。采用纳米球刻蚀技术在LED钝化层表面制备该亚波长纳米结构,并与无表面微结构的LED芯片进行电致发光对比测试。结果表明,制作有微结构的样品在20 mA和150 mA工作电流下的发光效率是无微结构参考样品的4.41倍和4.36倍,计算结果与实验结果比较一致,说明在LED钝化层制作该结构可有效提高光提取效率。 展开更多
关键词 光学设计 发光二极管 亚波长微结构 纳米球 光提取效率 电致发光
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基于石墨烯电光特性的多功能超材料吸波体设计 被引量：6
3
作者 王越 王丽 +4 位作者 董连和 刘顺瑞 王君 冷雁冰 孙艳军 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2018年第4期66-72,共7页
本文利用石墨烯的电光特性设计了一种可见光透明且振幅可调的超材料吸波体.首先通过商业软件CST Microwave Studio 2011模拟了石墨烯费米能级为0.5 eV时,介质层厚度对吸波体吸收特性的影响,仿真结果表明,介质层厚度从1.3 mm增加到1.6 mm... 本文利用石墨烯的电光特性设计了一种可见光透明且振幅可调的超材料吸波体.首先通过商业软件CST Microwave Studio 2011模拟了石墨烯费米能级为0.5 eV时,介质层厚度对吸波体吸收特性的影响,仿真结果表明,介质层厚度从1.3 mm增加到1.6 mm,吸波体的中心频率从84 GHz红移到67 GHz,且吸收率几乎不变;其次模拟了介质层厚度为1.5 mm时,石墨烯费米能级对吸波体吸收特性的影响,仿真结果表明,通过改变电压来改变石墨烯的费米能级可以使吸波体实现振幅可调的功能,其调制深度可达47.9%左右,并且通过仿真证实了该吸波体还具有极化不敏感及入射角度不敏感的特性;最后对该吸波体表面电流分布及内部的空间电场进行仿真与分析,并阐述了其电磁吸波及振幅可调的机理.该超材料吸波体不仅具有超高的电磁波吸收率,并且具有可见光透明和振幅可调的功能,在隐身、探测和通信等领域具有潜在的应用价值. 展开更多
关键词 超材料吸波体 石墨烯 光学透明 振幅可调
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正方形孔径纳米半球阵列提高LED光提取效率研究 被引量：4
4
作者 刘顺瑞 王丽 +2 位作者 张明磊 冷雁冰 孙艳军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1668-1674,共7页
为提高氮化镓(Ga N)基发光二极管(LED)的光提取效率,基于等效介质理论设计了底面100%占空比、半径为320 nm的正方形孔径纳米半球阵列。利用时域有限差分法(FDTD)对正方形孔径纳米半球阵列结构底面占空比、半径对光提取效率的影响进行了... 为提高氮化镓(Ga N)基发光二极管(LED)的光提取效率,基于等效介质理论设计了底面100%占空比、半径为320 nm的正方形孔径纳米半球阵列。利用时域有限差分法(FDTD)对正方形孔径纳米半球阵列结构底面占空比、半径对光提取效率的影响进行了仿真计算研究。仿真结果表明:LED p-Ga N表面刻蚀半径为320 nm、底面占空比为100%的正方形孔径纳米半球阵列的光提取效率最优。采用电子束曝光配合热回流技术和ICP刻蚀完成正方形孔径纳米半球阵列的Ga N基LED制作及测试实验。结果表明:在20 m A和150 m A工作电流下,有微纳结构的LED较无微纳结构的参考样品的发光效率分别提高4.67倍和4.59倍,计算结果与实验结果比较一致,说明加入方形孔径纳米半球阵列可以有效提高LED光提取效率。 展开更多
关键词 发光二极管 时域有限差分法 纳米半球 光提取效率 电致发光
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基于石墨烯振幅可调的宽带类电磁诱导透明超材料设计 被引量：4
5
作者 王越 冷雁冰 +4 位作者 王丽 董连和 刘顺瑞 王君 孙艳军 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期219-225,共7页
基于石墨烯的电控特性提出了一种由金属线谐振器和"H"型谐振器组成的宽带可调的类电磁诱导透明(类EIT)超材料结构.首先,利用CST Microwave Studio软件对该超材料结构的透射特性进行了仿真.该结构在1.05—1.46 THz内的透射窗... 基于石墨烯的电控特性提出了一种由金属线谐振器和"H"型谐振器组成的宽带可调的类电磁诱导透明(类EIT)超材料结构.首先,利用CST Microwave Studio软件对该超材料结构的透射特性进行了仿真.该结构在1.05—1.46 THz内的透射窗由金属线谐振器的等离子谐振和"H"型谐振器的电感-电容谐振干涉相消引起,且暗模式谐振器的数量增多导致了透射窗带宽的增加.其次,仿真模拟了该结构在不同石墨烯费米能级下的透射特性.当石墨烯费米能级由0 eV逐渐增加到1.5 eV时,该结构透射窗在1.05—1.46 THz内的平均透射振幅由87%逐渐减少到25%,实现了宽带可调.同时,通过仿真模拟该结构在1.26 THz下的电场分布对其透射机理进行了分析,并实验制备了类EIT超材料结构样品,且利用太赫兹时域光谱对样品进行了透射性能测试,测试结果与仿真分析的趋势基本一致. 展开更多
关键词 超材料 电磁诱导透明 石墨烯 振幅可调
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基于DMD光刻制作微柱透镜阵列分模曝光的研究 被引量：1
6
作者 张恒煦 董连和 +5 位作者 王丽 孙艳军 冷雁冰 吴博琦 李哲 刘顺瑞 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1441-1445,共5页
针对无掩模光刻技术制作微柱透镜阵列的面形精度问题,对曝光方式和掩模设计进行研究,采用一种分模曝光方法,包括图形分层,掩模设计,分层掩模灰度调制,分层曝光四个步骤。在曝光前,需要对二维掩模版图按设计结构高度进行分层,以实现单层... 针对无掩模光刻技术制作微柱透镜阵列的面形精度问题,对曝光方式和掩模设计进行研究,采用一种分模曝光方法,包括图形分层,掩模设计,分层掩模灰度调制,分层曝光四个步骤。在曝光前,需要对二维掩模版图按设计结构高度进行分层,以实现单层掩模在抗蚀剂上的投影成像高度不超过物镜的焦深范围。基于数字微镜阵列对灰度掩模的空间调制原理,设计出匹配的分层掩模版图,给出了图形分层原则和方法以及模板设计的原理。实验结果表明:采用该方法制作微柱透镜阵列,面形平均误差为0.54μm,相比以往单模曝光平均误差值0.79μm,平均误差减小了0.25μm,该方法弥补了由物镜焦深限制所造成的技术问题,提高了曝光质量。 展开更多
关键词 无掩模光刻 数字微镜 灰度掩模 微柱透镜阵列 分模曝光
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具有转像功能的变焦目镜光学系统设计
7
作者 罗春华 张明磊 +2 位作者 刘顺瑞 丛京洲 罗天娇 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第3期401-406,共6页
在一些环境比较恶劣的情况下,需要密封使用的变倍望远镜,经常会将转像及变焦集成到目镜上,这样更有利于整体进行密封设计。因此设计了一种在可见光波段具有实像面转像变焦目镜的方案。通过对目镜初始结构的分析,高斯光学的计算,运用Zema... 在一些环境比较恶劣的情况下,需要密封使用的变倍望远镜,经常会将转像及变焦集成到目镜上,这样更有利于整体进行密封设计。因此设计了一种在可见光波段具有实像面转像变焦目镜的方案。通过对目镜初始结构的分析,高斯光学的计算,运用Zemax软件对选定结构进行优化设计,得到三组元4倍变焦目镜。目镜在变焦时入瞳的位置保持不变,出瞳位置的变化在3mm之内。传递函数曲线、畸变和倍率色差均符合目视光学系统的设计要求。根据动态光学理论,用Matlab软件设计了凸轮曲线,使得变焦的过程中像面比较稳定,调焦平滑。虽然目镜结构略显复杂,但光学镜片均采用球面,降低了整体目镜的成本,而且便于加工装配。 展开更多
关键词 光学设计 变焦目镜 三组元 凸轮曲线
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利用纳米球提高红外波长上转换探测器效率
8
作者 刘顺瑞 聂照庭 +3 位作者 张明磊 王丽 冷雁冰 孙艳军 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第18期252-258,共7页
在红外波长上转换探测器氮化硅(SiN_x)钝化层制作单层六角密排的二氧化硅(SiO_2)纳米球阵列,以提高红外波长上转换探测器的整体效率.采用自组装的方法在器件钝化层上制备了直径分别约为300,450,750和1000 nm的SiO_2纳米球,并与无表面微... 在红外波长上转换探测器氮化硅(SiN_x)钝化层制作单层六角密排的二氧化硅(SiO_2)纳米球阵列,以提高红外波长上转换探测器的整体效率.采用自组装的方法在器件钝化层上制备了直径分别约为300,450,750和1000 nm的SiO_2纳米球,并与无表面微纳结构器件进行对比测试.结果表明:钝化层附着SiO_2纳米球能有效地提高红外波长上转换器的光提取效率;当SiO_2纳米球直径为750 nm时的光提取效率最优,是无表面微纳结构器件的2.6倍,可实现低成本制作高效率红外波长上转换探测器. 展开更多
关键词 波长上转换 纳米球层 光提取效率 光致发光
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基于VO_2相变原理的多频谱可调超材料吸波体设计
9
作者 王越 冷雁冰 +4 位作者 王丽 董连和 刘顺瑞 王君 孙艳军 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2018年第8期108-115,共8页
利用二氧化钒(VO_2)绝缘体相-金属相的相变特性,将VO_2与超材料吸波体相结合设计了一种多频谱可调超材料吸波体.采用CST Microwave Studio软件对其在太赫兹波段和红外波段的吸收率曲线进行仿真模拟,仿真结果表明,当温度设置为高温状态(8... 利用二氧化钒(VO_2)绝缘体相-金属相的相变特性,将VO_2与超材料吸波体相结合设计了一种多频谱可调超材料吸波体.采用CST Microwave Studio软件对其在太赫兹波段和红外波段的吸收率曲线进行仿真模拟,仿真结果表明,当温度设置为高温状态(80℃)时,VO_2表现为金属相,此时在太赫兹波段表现为超吸收的特性;而当温度设置为低温状态(40℃)时,VO_2表现为绝缘体相,此时在红外波段表现为超吸收的特性;随后分别仿真模拟了VO_2为金属相时VO_2十字架臂长和VO_2为绝缘相时金属十字架臂长对吸波体吸收特性的影响;最后对该吸波体表面电流分布及内部的空间电场进行仿真与分析,并阐述了其电磁吸波及多频谱可调的机理.最终结果表明该超材料吸波体可以通过改变温度分别实现对太赫兹波段和红外波段的超吸收,在多频谱隐身、多频谱探测和多频谱通信等领域具有潜在的应用价值. 展开更多
关键词 超材料吸波体 相变 多频谱 可调
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柱面光学微结构用于红外激光防护研究（英文）
10
作者 孙艳军 刘顺瑞 +2 位作者 吴博奇 王丽 王君 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期214-219,共6页
激光防护是一种可广泛应用的技术,论文针对目前红外激光防护技术中存在的可见光波段吸收强、镜面反射造成设备或人员损伤等问题,提出一种形成于光学窗口表面的红外激光非镜面反射光学微结构,具有对可见光透过率影响小,同时对1 064 nm红... 激光防护是一种可广泛应用的技术,论文针对目前红外激光防护技术中存在的可见光波段吸收强、镜面反射造成设备或人员损伤等问题,提出一种形成于光学窗口表面的红外激光非镜面反射光学微结构,具有对可见光透过率影响小,同时对1 064 nm红外激光大角度散射的功能,从而实现激光防护。文中采用光线追迹方法设计具有移位结构的双面微柱透镜阵列,阵列周期T与透镜单元曲率半径R之间需满足0<T<R/27^(1/2)的关系。应用Virtual-Lab光学建模软件对设计的柱面微结构进行模拟,模拟结果为:可见光平均透过率下降7%,对实用结果影响很小,并可以通过可见波段镀制增透膜进行弥补;1 064 nm红外激光反射率约为75%,发散角大于30°。采用数字掩模光刻技术完成微柱透镜阵列实验,实验结果与模拟结果趋势相同,最终得出结论:微柱透镜阵列能实现大角度散射,能够极大降低激光单一方向反射回波能量,从而达到了激光防护的目的。 展开更多
关键词 红外激光防护 光学微结构 柱面微透镜
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