基于LiF和NaF的超宽带红外吸收器 被引量：12

1

作者 陈曦 薛文瑞 +1 位作者 赵晨 李昌勇 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期283-289,共7页

设计了一种基于LiF和NaF材料的光栅型超宽带红外吸收器,并采用频域有限差分法对其吸收特性进行了研究。研究结果表明,单独采用LiF(或NaF)和电介质材料构成的光栅型吸收器都具有较宽的吸收带,但其吸收带处于不同的红外波段。同时采用LiF... 设计了一种基于LiF和NaF材料的光栅型超宽带红外吸收器,并采用频域有限差分法对其吸收特性进行了研究。研究结果表明,单独采用LiF(或NaF)和电介质材料构成的光栅型吸收器都具有较宽的吸收带,但其吸收带处于不同的红外波段。同时采用LiF、NaF及电介质材料构成的光栅型吸收器可以把这两个吸收带衔接起来。通过优化参数,在入射波长为15~45μm、入射角度为0°~80°的范围内,吸收器的吸收率达到80%以上,实现了宽带吸收。结构中复合层的层数对吸收率有最大的影响,电介质层的厚度对吸收率的影响较小。 展开更多

关键词 光学器件 吸收器 磁激元 光栅 红外

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基于氮化钛和二氧化钛的超宽带太阳能吸收器 被引量：2

2

作者 张晨 薛文瑞 +2 位作者 陈岳飞 张敬 李昌勇 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第21期149-155,共7页

设计了一种基于耐火材料氮化钛(TiN)和二氧化钛(TiO2)的光栅型超宽带太阳能吸收器,采用有限元方法研究了其吸收特性,并分析了其结构参数、工作波长和入射角度对吸收性能的影响。结果表明:通过调整结构参数,可以有效地控制其吸收特性。... 设计了一种基于耐火材料氮化钛(TiN)和二氧化钛(TiO2)的光栅型超宽带太阳能吸收器,采用有限元方法研究了其吸收特性,并分析了其结构参数、工作波长和入射角度对吸收性能的影响。结果表明:通过调整结构参数,可以有效地控制其吸收特性。当波长为500~2000nm,入射角度为0°~75°时,吸收效率可以达到80%以上,所设计的吸收器表现出了超宽带吸收的特性。单元结构的顶层采用半球形结构,可以提高吸收器的平均吸收率。所设计的吸收器在热光伏等方面有潜在的应用前景。 展开更多

关键词 表面光学 光栅 吸收器 磁激元 可见光 近红外波段

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基于Bi_(1.5)Sb_(0.5)Te_(1.8)Se_(1.2)材料的光栅型紫外线吸收器

3

作者 张敬 薛文瑞 +2 位作者 张晨 陈宇婷 李昌勇 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2022年第5期280-287,共8页

基于Bi_(1.5)Sb_(0.5)Te_(1.8)Se_(1.2)材料,设计了一种光栅型紫外线吸收器。采用有限元方法,对该吸收器的吸收特性与结构参数、入射角度及工作波长的依赖关系进行了详细的分析。该吸收器的吸收机制是磁激元共振效应。通过调节结构参数... 基于Bi_(1.5)Sb_(0.5)Te_(1.8)Se_(1.2)材料,设计了一种光栅型紫外线吸收器。采用有限元方法,对该吸收器的吸收特性与结构参数、入射角度及工作波长的依赖关系进行了详细的分析。该吸收器的吸收机制是磁激元共振效应。通过调节结构参数、入射角度及工作波长,可以调节该吸收器的吸收特性。采用优化参数条件下,在200~400 nm的波段范围内,在0~75°的入射角度范围内,吸收率可以达到80%以上。该工作为紫外线吸收器的设计、制作和在紫外检测与防护、生物传感和紫外光催化等领域的应用提供了理论基础。 展开更多

关键词 吸收器 光栅 紫外光 Bi_(1.5)Sb_(0.5)Te_(1.8)Se_(1.2) 磁激元

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基模磁激元诱导的多带完美吸收

4

作者 蔡月培 黄勇 朱克勇 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期196-202,共7页

本文提出一种方向不敏感多带吸收的新结构,即结合光学声子色散材料及无色散介电材料,将其作为单一尺寸金属/介质/金属微光栅的介质分离层。在红外大气窗口波段激发了基模磁激元谐振因此导致多频带吸收。基于有限元方法求解了混合结构的... 本文提出一种方向不敏感多带吸收的新结构,即结合光学声子色散材料及无色散介电材料,将其作为单一尺寸金属/介质/金属微光栅的介质分离层。在红外大气窗口波段激发了基模磁激元谐振因此导致多频带吸收。基于有限元方法求解了混合结构的吸收率及电磁场分布,并研究了入射角及结构参数的变化对多峰值吸收的影响。考虑到磁激元的本质是由金属光栅下表面与金属基底上表面诱导出反向电流震荡引起,多层介质膜起到介电隔离层的作用。对多层介质膜进行等效介质理论近似,并通过等效LC电路预测和分析了基模磁激元谐振频点。本文所提出的多带吸收机理在红外探测、辐射制冷领等域具有应用前景。 展开更多

关键词 光学声子 等效介质 磁激元 多带完美吸收

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基于磁激元的嵌套环超材料吸波器的吸收特性 被引量：8

5

作者 毛前军 冯春早 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期247-254,共8页

多频段超材料完美吸波器的设计在多色光学领域具有重要意义。提出一种多频段金属-绝缘层-金属超材料吸波器,其表面电磁响应单元为三圈嵌套的金属环阵列,采用时域有限差分方法计算结构单元的吸收光谱和电磁场密度分布。结果表明:该结构... 多频段超材料完美吸波器的设计在多色光学领域具有重要意义。提出一种多频段金属-绝缘层-金属超材料吸波器,其表面电磁响应单元为三圈嵌套的金属环阵列,采用时域有限差分方法计算结构单元的吸收光谱和电磁场密度分布。结果表明:该结构单元在1.44,2.28,3.25μm处分别实现了98.5%、99.6%和99.9%的吸收率,物理机理为磁激元共振激发。系统分析结构几何参数对共振的影响,通过改变金属环的直径和高度,可以对不同的共振进行独立调控。该结构单元的吸收光谱对入射光极化角度具有良好的稳健性。并进一步分析了超材料吸波器的传感特性,其最大品质因数高达8.3 RIU-1(RIU为折射率单元),对应的灵敏度为1.08μm·RIU-1,表现出优良的红外传感性能。该吸波器可应用于传感领域,亦可为其他超材料的设计带来新启示。 展开更多

关键词 材料 吸波器 超材料 磁激元共振

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基于磁激元效应的石墨烯-金属纳米结构近红外吸收研究 被引量：5

6

作者 陈浩 张晓霞 +1 位作者 王鸿 姬月华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期220-228,共9页

石墨烯作为一种单层碳原子二维材料,在可见光和近红外波段吸收率只有2.3%左右,这限制了石墨烯在光电探测、光电调制等领域的应用.本文基于纳米超材料结构的磁激元共振效应,设计了一种金属-绝缘层-金属-石墨烯混合二维浅光栅结构,通过设... 石墨烯作为一种单层碳原子二维材料,在可见光和近红外波段吸收率只有2.3%左右,这限制了石墨烯在光电探测、光电调制等领域的应用.本文基于纳米超材料结构的磁激元共振效应,设计了一种金属-绝缘层-金属-石墨烯混合二维浅光栅结构,通过设计混合二维浅光栅结构尺寸来改变石墨烯化学势,实现了石墨烯在近红外波段的吸收增强和调制.利用有限元仿真和等效电路模型,系统地分析了非正入射、结构参数和石墨烯化学势对吸收特性的影响.研究结果表明,混合二维浅光栅结构的磁激元共振效应可以明显提升石墨烯在近红外波段的吸收率,并且对入射角度和极化方向不敏感.在特定结构参数下,混合二维浅光栅结构在1480nm处吸收率达到了85%,其中石墨烯的吸收率为55%,提升了24倍;通过调控石墨烯化学势从0.1eV增大到1.0eV,分别实现了不同结构尺寸下54.8%,50.3%,46.8%的反射率调制深度. 展开更多

关键词 石墨烯 磁激元共振 吸收增强 调制

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基于金属-介质纳米结构磁激元效应的石墨烯增强吸收研究 被引量：3

7

作者 张雷 王卫 张红 《光散射学报》 北大核心 2016年第2期97-101,共5页

石墨烯作为一种单层碳原子厚度的二维材料,其在可见光和近红外波段的吸收率只有2.3%。这大大限制了其在太阳能电池、光电探测等领域的应用。本文提出一种金属-介质组成的周期纳米结构,利用纳米结构中激发的磁激元共振(Magentic Polarito... 石墨烯作为一种单层碳原子厚度的二维材料,其在可见光和近红外波段的吸收率只有2.3%。这大大限制了其在太阳能电池、光电探测等领域的应用。本文提出一种金属-介质组成的周期纳米结构,利用纳米结构中激发的磁激元共振(Magentic Polaritons,"MP")效应,实现了石墨烯在近红外波段的吸收增强。利用有限元法的理论仿真,系统研究了纳米结构参数对石墨烯吸收特性的影响。结果表明,在特定结构参数下,能使石墨烯的吸收率增大16倍左右。利用Inductor-Capacitor(LC)电路模型成功解释了石墨烯的吸收增强的物理机制,预测了复合系统的磁激元共振峰波长,发现石墨烯的存在不影响磁激元共振峰的位置。文中提出的纳米结构在加工上易于实现,研究结果将在基于石墨烯的新型光电子器件的设计和实现方面有潜在应用价值。 展开更多

关键词 石墨烯 金属-介质纳米结构 磁激元共振 吸收增强

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基于六方氮化硼材料的光栅型中红外线吸收器 被引量：2

8

作者 陈岳飞 薛文瑞 +2 位作者 赵晨 张晨 李昌勇 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期53-59,共7页

设计了一种基于六方氮化硼材料的中红外线吸收器。该吸收器是由截断的金字塔型单元结构构成的一维光栅,其吸收机制是磁激元共振效应和法布里-珀罗谐振腔共振效应。运用有限元算法分析该吸收器的结构参数、工作波长及入射角度对其吸收性... 设计了一种基于六方氮化硼材料的中红外线吸收器。该吸收器是由截断的金字塔型单元结构构成的一维光栅,其吸收机制是磁激元共振效应和法布里-珀罗谐振腔共振效应。运用有限元算法分析该吸收器的结构参数、工作波长及入射角度对其吸收性能的影响。结果表明:在优化的结构参数条件下,在入射波长为5.6~14.5μm,入射角度为0°~75°范围内,该吸收器的吸收率可以达到80%以上。所设计的吸收器有望应用于中红外波段的传感和隐身等领域。 展开更多

关键词 光栅 吸收器 中红外 氮化硼 磁激元共振 法布里-珀罗谐振腔

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一维偏振不敏感双频吸收器的设计

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作者 杨慧 任国斌 杨哲 《光电技术应用》 2017年第1期22-29,共8页

设计一种偏振不敏感、制作简单的一维双频吸收器,该吸收器一个周期阵列中采用垂直方向上级联四对金属介质层。仿真结果显示,可以实现偏振不敏感的双频吸收,其吸收原理是根据磁激元共振对TM偏振波吸收和波导模式共振对TE偏振波吸收,通过L... 设计一种偏振不敏感、制作简单的一维双频吸收器,该吸收器一个周期阵列中采用垂直方向上级联四对金属介质层。仿真结果显示,可以实现偏振不敏感的双频吸收,其吸收原理是根据磁激元共振对TM偏振波吸收和波导模式共振对TE偏振波吸收,通过LC等效电路和本征方程来预测结构参数,以及对电磁场分布进行分析来进一步了解吸收器的吸波原理。更重要的是,一维偏振不敏感结构的吸收器对TM、TE偏振波的吸收是独立的,且临近的金属-介质之间的距离对波的吸收影响很小,这样使设计更加自由、灵活,制作更加简单,灵活性高,覆盖的电磁波范围增大,可以延伸到微波频段和太赫兹频段。这样的一维偏振不敏感双频吸收器的研究对以后实现一维偏振不敏感宽带吸收器有很大的意义,它将会应用到很多设备当中去。 展开更多

关键词 偏振不敏感 一维结构 LC等效电路 磁激元共振 波导模式共振 双频吸收器

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二维有限元方法研究石墨烯环中磁等离激元

10

作者 王伟华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期287-295,共9页

石墨烯等离激元是决定石墨烯光学性质的重要元激发,拥有一系列优异的特性,其通过外置电场的动态可调性最引人注目;石墨烯具有很强的磁场响应(如室温观测的量子霍尔效应),因而磁场可作为一个新的调控自由度,形成的准粒子叫作石墨烯磁等... 石墨烯等离激元是决定石墨烯光学性质的重要元激发,拥有一系列优异的特性,其通过外置电场的动态可调性最引人注目;石墨烯具有很强的磁场响应(如室温观测的量子霍尔效应),因而磁场可作为一个新的调控自由度,形成的准粒子叫作石墨烯磁等离激元.鉴于石墨烯的二维属性,石墨烯磁等离激元的研究大多采用三维近似,即将石墨烯等效成厚度很薄的三维块材,该处理方案需消耗大量的计算资源.本文在准静态近似下,围绕库仑定律和电荷守恒定律,构建了高效的二维有限元方法,自洽地求解石墨烯面内的积分微分方程,并提出本征值损失谱表征准粒子的激发.利用二维有限元方法,探讨了4类石墨烯环中磁等离激元的激发;最低阶的偶极共振都支持磁等离激元的对称劈裂,在孔很小时,其对模式劈裂的影响可忽略,但当孔的尺寸变大时,内外边界的相互作用将抑制模式劈裂,并最终导致其消失. 展开更多

关键词 石墨烯 磁等离激元 有限元方法 本征值损失谱

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腔内自旋与微波相互作用的电检测 被引量：1

11

作者 柏利慧 田玉峰 +4 位作者 康仕寿 陈延学 刘国磊 梅良模 颜世申 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第16期2033-2041,共9页

聚焦界面自旋动力学和自旋传输特性,自旋电子学发展针对自旋产生、探测、调控的技术方法,为自旋电子器件的开发提供了物理基础,是自旋电子学研究的根本任务.借鉴腔量子电动力学的思想和方法,在微波谐振腔内实现室温下的磁子-微波强耦合... 聚焦界面自旋动力学和自旋传输特性,自旋电子学发展针对自旋产生、探测、调控的技术方法,为自旋电子器件的开发提供了物理基础,是自旋电子学研究的根本任务.借鉴腔量子电动力学的思想和方法,在微波谐振腔内实现室温下的磁子-微波强耦合,为实现信息和能量在自旋与电磁波之间的相干传输提供了可能,同时为调控自旋提供了新方法.本文简要介绍了磁子-微波耦合的概念和机制,梳理了这一方向的发展脉络,重点介绍了磁子-微波强耦合中电检测技术及其产生的自旋流的特性. 展开更多

关键词 自旋动力学 磁子-微波强耦合 磁子极化激元 自旋流

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金属-介质-金属纳米天线阵列的模式特性及荧光发射调控

12

作者 王晗 臧昊峰 +1 位作者 鲁拥华 王沛 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期157-165,共9页

设计一种支持多模式的金属-介质-金属纳米天线阵列结构,分析结构中的模式特性及其调控的发光过程。利用时域有限差分的方法模拟该结构的透射谱和电场分布,分析结构中局域表面等离激元模式和磁等离激元共振模式的特性以及激发光偏振调控... 设计一种支持多模式的金属-介质-金属纳米天线阵列结构,分析结构中的模式特性及其调控的发光过程。利用时域有限差分的方法模拟该结构的透射谱和电场分布,分析结构中局域表面等离激元模式和磁等离激元共振模式的特性以及激发光偏振调控的模式变化。将偶极子光源放在介质层中,模拟该天线阵列结构调控荧光分子的发光过程。结果表明:荧光分子的辐射和非辐射衰减速率增强因子、量子效率以及偏振特性受到了所提结构模式的有效调控;在一定波长范围内改变激发光的偏振方向可以对发光谱进行调谐。 展开更多

关键词 物理光学 局域表面等离激元 磁等离激元 时域有限差分 荧光辐射

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磁光平面波导的单向传播特性

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作者 李航天 王智 +2 位作者 王慧莹 崔粲 李智勇 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期83-89,共7页

表面磁等离子体(surfacemagnetoplasmons,SMPs)是一种在电介质和偏置磁场作用下磁光材料界面处传播的近场电磁波.其独特的非互易传播特性引起了大量科研工作的关注,但在具体的波导结构设计上仍存在很多问题.本文研究了一种银-硅-磁光材... 表面磁等离子体(surfacemagnetoplasmons,SMPs)是一种在电介质和偏置磁场作用下磁光材料界面处传播的近场电磁波.其独特的非互易传播特性引起了大量科研工作的关注,但在具体的波导结构设计上仍存在很多问题.本文研究了一种银-硅-磁光材料的3层平面波导结构,SMPs在磁光材料和硅的界面处传播,发现在特定的频率范围内,SMPs的基模及高阶模式均具有正向或反向的单向传播特性.分别计算了旋磁与旋电材料平面波导的色散方程,研究了硅层厚度与外加磁场对能带结构及SMPs单向传播区域的影响,发现无论是旋磁或旋电材料的结构,硅层厚度的增加使高阶模式使高阶模式出现在更低的频率位置,使单向传输带宽变小甚至消失,外加磁场的变大使磁光材料的能带结构频率增大的同时带隙中也引入了高阶模式.计算了2种磁光材料平面波导的正向和反向的单向传播带宽宽度,发现旋磁材料YIG的单向SMPs模式出现在GHz波段,最大单向带宽可达到2.45 GHz;旋电材料InSb的单向SMPs模式出现在THz波段,最大单向带宽达到3.9 THz. 展开更多

关键词 单向传播 磁光材料 表面磁等离激元 非互易性

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外磁场作用下一维光子晶体的群速度和电场分布

14

作者 张燕 《科技资讯》 2010年第15期129-130,132,共3页

本文从光的电磁理论出发,结合固体物理中的能带理论,运用传输矩阵法,继续对外磁场作用下一维光子晶体的群速度和电场分布。在外磁场作用下,在光子带隙中出现窄通带,窄带中的光是局域的,带边电场分布的局域化更加明显。在一些频率范围和... 本文从光的电磁理论出发,结合固体物理中的能带理论,运用传输矩阵法,继续对外磁场作用下一维光子晶体的群速度和电场分布。在外磁场作用下,在光子带隙中出现窄通带,窄带中的光是局域的,带边电场分布的局域化更加明显。在一些频率范围和入射角度范围内,透射谱敏感地依赖于外磁场。 展开更多

关键词 光子晶体 磁光效应 磁等离激元

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