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光波从自由空间向亚波长波导结构的耦合研究
被引量：
2
1
作者
杨凤英
陈跃刚
《云南大学学报（自然科学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2014年第6期853-860,共8页
在光学集成中,自由空间中光波耦合进入波导是很重要的.利用纳米天线共振,自由空间中的光波能够耦合进入波导.在天线下方添加反射层反射透过光波,提高入射光波的利用率,从而增加耦合效率.利用3维时域有限差分(3D-FDTD)方法模拟光波与金...
在光学集成中,自由空间中光波耦合进入波导是很重要的.利用纳米天线共振,自由空间中的光波能够耦合进入波导.在天线下方添加反射层反射透过光波,提高入射光波的利用率,从而增加耦合效率.利用3维时域有限差分(3D-FDTD)方法模拟光波与金属结构的相互作用,优化结构参数.结果发现添加反射层能够提高光波的耦合效率,最大达27.8%.
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关键词
集成光学
表面等离子体
纳米光学天线
耦合效率
原文传递
金属基底上光学偶极纳米天线的自发辐射宽带增强:表面等离激元直观模型
被引量：
1
2
作者
张炼
王化雨
+5 位作者
王宁
陶灿
翟学琳
马平准
钟莹
刘海涛
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第11期341-355,共15页
本文提出一种具有宽波段自发辐射增强性能的金属基底上光学偶极纳米天线,实现的总辐射速率与远场辐射速率增强因子分别达到5454和1041,在近红外波段,自发辐射增强(Purcell因子超过1000)波长范围达到260 nm,并且能够实现远场定向辐射.为...
本文提出一种具有宽波段自发辐射增强性能的金属基底上光学偶极纳米天线,实现的总辐射速率与远场辐射速率增强因子分别达到5454和1041,在近红外波段,自发辐射增强(Purcell因子超过1000)波长范围达到260 nm,并且能够实现远场定向辐射.为了阐明天线性能背后的物理机制,本文考虑天线臂上表面等离激元激发和多重散射的直观物理过程,基于Maxwell方程组第一性原理,建立了一个半解析模型,能够全面复现天线的辐射特性,包括总辐射速率、远场辐射速率、远场辐射方向图等.该模型提供了一个直观的物理图像,即在模型导出的两个相位匹配条件下,表面等离激元在天线臂上形成了一对Fabry-Perot共振获得增强,然后传播到纳米间隙内点辐射源位置和散射到自由空间,由此分别提高了总辐射速率和远场辐射速率.并且,这一对Fabry-Perot共振产生了一对相互靠近的谐振峰,由此形成了宽波段自发辐射增强.本文提出的偶极纳米天线可以应用于荧光增强、拉曼散射增强及高速、高亮度纳米光源等领域,所提出的模型可用于光学天线的物理理解和直观设计.
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关键词
光学纳米天线
/自发辐射增强
/表面等离激元
/半解析模型
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职称材料
一种小型化高效率的介质光纳米天线
3
作者
徐月
董涛
+1 位作者
贺敬文
万骞
《激光与光电子学进展》
CSCD
北大核心
2018年第8期149-153,共5页
为了实现光相控阵的大规模扩展和无栅瓣扫描,提出了一种工作波长为1550nm的小型化高效率的介质光纳米天线。设计的天线呈喇叭形,由硅材料构成,尺寸为亚波长量级。光通过硅波导从天线底部馈入,之后再被天线有效地辐射到自由空间中。由于...
为了实现光相控阵的大规模扩展和无栅瓣扫描,提出了一种工作波长为1550nm的小型化高效率的介质光纳米天线。设计的天线呈喇叭形,由硅材料构成,尺寸为亚波长量级。光通过硅波导从天线底部馈入,之后再被天线有效地辐射到自由空间中。由于硅材料对波长为1550nm的光是透明的,因此材料吸收所造成的损耗非常小,天线具有很高的辐射效率。利用三维电磁场仿真软件对天线进行仿真、优化,最终得到在垂直于辐射方向的平面上投影尺寸为0.82μm×0.28μm的天线。仿真、优化的结果表明,天线在1550nm处的增益为6.1dB,辐射效率为82.7%,具有方向图对称性好、主瓣垂直辐射、无双向辐射等良好的辐射特性。
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关键词
光通信
红外光学器件
光纳米天线
亚波长
硅基光电子
原文传递
金属镜面上纳米光学天线阵列自发辐射增强与定向辐射
4
作者
苏宇航
张炼
+4 位作者
陶灿
王宁
马平准
钟莹
刘海涛
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期376-389,共14页
本文提出一种金属镜面上纳米光学天线阵列结构,天线采用金纳米立方体,单个点辐射源位于天线和金镜面之间的纳米间隙内.天线和金镜面之间的纳米间隙支持间隙表面等离激元,能够增强自发辐射速率;同时,周期排布的纳米天线支持表面晶格共振(...
本文提出一种金属镜面上纳米光学天线阵列结构,天线采用金纳米立方体,单个点辐射源位于天线和金镜面之间的纳米间隙内.天线和金镜面之间的纳米间隙支持间隙表面等离激元,能够增强自发辐射速率;同时,周期排布的纳米天线支持表面晶格共振(surface lattice resonance,SLR),通过适当设计阵列周期,可实现沿垂直于基底方向的远场定向辐射.本文结合阵列扫描法(array scanning method,ASM)和全波严格数值方法,计算了辐射源的自发辐射速率.对于远场辐射强度角分布的计算,本文给出了互易定理方法的严格表述和证明过程,该证明过程不同于已有文献中的证明过程,对于无限大周期结构具有更严格的适用性,或者具有更低的计算量.本文提出的天线结构和设计方法可用于指导设计高速、高亮度、定向辐射光源.
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关键词
金属镜面上纳米光学天线阵列
自发辐射增强
远场定向辐射
互易定理
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职称材料
题名
光波从自由空间向亚波长波导结构的耦合研究
被引量：
2
1
作者
杨凤英
陈跃刚
机构
贵州大学理学院
出处
《云南大学学报（自然科学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2014年第6期853-860,共8页
基金
国家自然科学基金(11104041)
文摘
在光学集成中,自由空间中光波耦合进入波导是很重要的.利用纳米天线共振,自由空间中的光波能够耦合进入波导.在天线下方添加反射层反射透过光波,提高入射光波的利用率,从而增加耦合效率.利用3维时域有限差分(3D-FDTD)方法模拟光波与金属结构的相互作用,优化结构参数.结果发现添加反射层能够提高光波的耦合效率,最大达27.8%.
关键词
集成光学
表面等离子体
纳米光学天线
耦合效率
Keywords
optical
integration
surface
plasma
optical
nanoantenna
coupling
efficiency
分类号
O431.1 [机械工程—光学工程]
O436 [理学—光学]
原文传递
题名
金属基底上光学偶极纳米天线的自发辐射宽带增强:表面等离激元直观模型
被引量：
1
2
作者
张炼
王化雨
王宁
陶灿
翟学琳
马平准
钟莹
刘海涛
机构
南开大学电子信息与光学工程学院
南开大学
郑州师范学院物理与电子工程学院
天津大学精密仪器与光电子工程学院
出处
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第11期341-355,共15页
基金
国家自然科学基金(批准号:62075104,61775105)资助的课题.
文摘
本文提出一种具有宽波段自发辐射增强性能的金属基底上光学偶极纳米天线,实现的总辐射速率与远场辐射速率增强因子分别达到5454和1041,在近红外波段,自发辐射增强(Purcell因子超过1000)波长范围达到260 nm,并且能够实现远场定向辐射.为了阐明天线性能背后的物理机制,本文考虑天线臂上表面等离激元激发和多重散射的直观物理过程,基于Maxwell方程组第一性原理,建立了一个半解析模型,能够全面复现天线的辐射特性,包括总辐射速率、远场辐射速率、远场辐射方向图等.该模型提供了一个直观的物理图像,即在模型导出的两个相位匹配条件下,表面等离激元在天线臂上形成了一对Fabry-Perot共振获得增强,然后传播到纳米间隙内点辐射源位置和散射到自由空间,由此分别提高了总辐射速率和远场辐射速率.并且,这一对Fabry-Perot共振产生了一对相互靠近的谐振峰,由此形成了宽波段自发辐射增强.本文提出的偶极纳米天线可以应用于荧光增强、拉曼散射增强及高速、高亮度纳米光源等领域,所提出的模型可用于光学天线的物理理解和直观设计.
关键词
光学纳米天线
/自发辐射增强
/表面等离激元
/半解析模型
Keywords
optical
nanoantenna
spontaneous-emission
enhancement
surface
plasmon
polariton
semi-analytical
model
分类号
TN820 [电子电信—信息与通信工程]
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职称材料
题名
一种小型化高效率的介质光纳米天线
3
作者
徐月
董涛
贺敬文
万骞
机构
天地一体化信息技术国家重点实验室
北京卫星信息工程研究所
出处
《激光与光电子学进展》
CSCD
北大核心
2018年第8期149-153,共5页
基金
中国航天科技集团公司科技创新研发项目(KJJGTX-17)
文摘
为了实现光相控阵的大规模扩展和无栅瓣扫描,提出了一种工作波长为1550nm的小型化高效率的介质光纳米天线。设计的天线呈喇叭形,由硅材料构成,尺寸为亚波长量级。光通过硅波导从天线底部馈入,之后再被天线有效地辐射到自由空间中。由于硅材料对波长为1550nm的光是透明的,因此材料吸收所造成的损耗非常小,天线具有很高的辐射效率。利用三维电磁场仿真软件对天线进行仿真、优化,最终得到在垂直于辐射方向的平面上投影尺寸为0.82μm×0.28μm的天线。仿真、优化的结果表明,天线在1550nm处的增益为6.1dB,辐射效率为82.7%,具有方向图对称性好、主瓣垂直辐射、无双向辐射等良好的辐射特性。
关键词
光通信
红外光学器件
光纳米天线
亚波长
硅基光电子
Keywords
optical
communications
in{rared
optical
devices
optical
nanoantenna
subwavelength
siliconphotonics
分类号
TN214 [电子电信—物理电子学]
原文传递
题名
金属镜面上纳米光学天线阵列自发辐射增强与定向辐射
4
作者
苏宇航
张炼
陶灿
王宁
马平准
钟莹
刘海涛
机构
南开大学电子信息与光学工程学院
南开大学
天津大学精密仪器与光电子工程学院
出处
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期376-389,共14页
基金
国家自然科学基金(批准号:62075104,61775105)资助的课题.
文摘
本文提出一种金属镜面上纳米光学天线阵列结构,天线采用金纳米立方体,单个点辐射源位于天线和金镜面之间的纳米间隙内.天线和金镜面之间的纳米间隙支持间隙表面等离激元,能够增强自发辐射速率;同时,周期排布的纳米天线支持表面晶格共振(surface lattice resonance,SLR),通过适当设计阵列周期,可实现沿垂直于基底方向的远场定向辐射.本文结合阵列扫描法(array scanning method,ASM)和全波严格数值方法,计算了辐射源的自发辐射速率.对于远场辐射强度角分布的计算,本文给出了互易定理方法的严格表述和证明过程,该证明过程不同于已有文献中的证明过程,对于无限大周期结构具有更严格的适用性,或者具有更低的计算量.本文提出的天线结构和设计方法可用于指导设计高速、高亮度、定向辐射光源.
关键词
金属镜面上纳米光学天线阵列
自发辐射增强
远场定向辐射
互易定理
Keywords
optical
nanoantenna
arrays
on
a
metallic
mirror
spontaneous-emission
enhancement
far-field
directional
radiation
reciprocity
theorem
分类号
TN820 [电子电信—信息与通信工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
光波从自由空间向亚波长波导结构的耦合研究
杨凤英
陈跃刚
《云南大学学报（自然科学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2014
2
原文传递
2
金属基底上光学偶极纳米天线的自发辐射宽带增强:表面等离激元直观模型
张炼
王化雨
王宁
陶灿
翟学琳
马平准
钟莹
刘海涛
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
下载PDF
职称材料
3
一种小型化高效率的介质光纳米天线
徐月
董涛
贺敬文
万骞
《激光与光电子学进展》
CSCD
北大核心
2018
0
原文传递
4
金属镜面上纳米光学天线阵列自发辐射增强与定向辐射
苏宇航
张炼
陶灿
王宁
马平准
钟莹
刘海涛
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
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