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相似文献
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1.
陈海军  任元  王华 《物理学报》2022,(5):268-279
Bessel型光晶格是一种非空间周期性的柱对称的光晶格势场,其兼具无限深势阱和环状势阱的特征,在0阶Bessel光晶格势场中央形成深势阱,而在非0阶Beseel光晶格势场中能形成具有中央势垒的环状浅势阱.极化激元是一种半光半物质的准粒子,该准粒子甚至可以在室温条件下发生玻色-爱因斯坦凝聚相变,形成极化激元凝聚.另外,通过极化激元能级的腔诱导TE-TM分裂能在极化激元凝聚中实现足够强的自旋-轨道耦合作用.极化激元凝聚能在室温条件下实现,在其中又存在自旋-轨道耦合作用,其为量子物理的研究提供了全新的平台.本文把Bessel光晶格势场引入到极化激元凝聚系统,研究了存在自旋-轨道耦合作用下的旋量双组分极化激元凝聚系统的稳态结构.通过求解Gross-Pitaevskii方程给出了极化激元凝聚系统在实验室坐标系和旋转坐标系中极化激元凝聚系统的稳态结构,由于Bessel势场的引入,使得稳态结构更具有多样性.给出了实验室坐标系中在中央深势阱中存在的基础型高斯孤立子、多极孤立子和在环状浅势阱中存在环状孤立子和多极孤立子的稳态结构;给出了旋转坐标系中存在的涡旋环状孤立子,及其由于自旋-轨道相互作用引起的组...  相似文献   

2.
祁云平  周培阳  张雪伟  严春满  王向贤 《物理学报》2018,67(10):107104-107104
金属单缝纳米结构因为结构简单、易于集成,常用在基于表面等离极化激元(surface plasmon polaritons,SPPs)的纳米结构中构建光源.但是,金属亚波长单缝结构一直存在透射率低的问题,如何提高其透射率一直是研究的重点.为了更好地提高金属亚波长单缝的透射率,本文对之前文献提出的分布式布拉格反射镜(distributed bragg reflector,DBR)和金属银薄膜纳米缝结构进行改进,在金属银薄膜两侧设计凹槽.当TM偏振光由DBR侧入射至DBR-银纳米缝结构时,DBR-银膜界面上和银膜入射侧凹槽一起激发的塔姆激元(Tamm plasmon polaritons,TPPs)和SPPs,以及纳米缝和银膜出射侧凹槽对的SPPs同时激发,利用凹槽激发的SPPs和银膜表面处的TPPs-SPPs混合模式的干涉相长耦合作用,通过塔姆激元的局域场增强效应和两侧凹槽与单纳米缝的干涉相长耦合作用进一步提高了表面等离极化激元模式的激发效率,再加上纳米缝中的类法布里-珀罗腔共振效应,使纳米缝的透射率得到增强.本文采用有限元方法研究了DBR-银纳米缝结构上单纳米缝加凹槽的透射特性.经过一系列参数优化,使DBR-银纳米缝凹槽结构的最大透射率增加到0.22,相对于TiO_2-银纳米缝结构的透射率(0.01)提高了22倍,比文献[23]得到的最大透射率0.166有所提高.研究结果在纳米光源设计、光子集成电路和光学信号传输等相关领域具有一定的应用价值.  相似文献   

3.
表面等离激元与量子发射体间的强耦合现象通常通过散射、吸收以及荧光等远场光谱探测方法进行研究.利用高度聚焦的电子束,电子能量损失谱能够实现亚纳米尺度的局域探测,可以更加有效地研究强耦合现象.本文在理论上分别模拟了银纳米棒、介质材料以及介质层包裹银纳米棒复合结构的电子能量损失谱.得到了可以与实验结果比拟的银纳米棒表面等离激元的电子能量损失谱.在上述复合结构的电子能量损失谱中观察到了谱峰的拉比劈裂,探究了银纳米棒尺寸对拉比劈裂的影响.分别在红外、可见光波段讨论了介质层的元激发与银纳米棒偶极辐射及高阶非辐射表面等离激元模式间的强耦合现象,从损失谱的空间分布成像角度探讨了强耦合引起的杂化等离激子(plexciton)的形成.本研究对强耦合现象的进一步实验和理论研究具有指导意义.  相似文献   

4.
极化激元—光与物质中的电子、声子、激子或磁振子等发生强耦合而形成的一种新的集体振荡模式,近年来在纳米光子学领域受到了广泛的关注.低维材料极化激元拥有的高空间压缩比、低损耗、光电可调控等特点使其在微纳光子学器件中有着极高的潜在应用价值,比如石墨烯中波长可调的等离极化激元、六方氮化硼中高质量的双曲声子极化激元、三氧化钼中面内各向异性的拓扑声子极化激元、碳纳米管中的一维拉廷格液体等离极化激元等.这些极化激元相互之间以及极化激元与外场之间还能进一步发生显著的耦合相互作用,产生各种丰富新奇的物理现象,极大地拓展了极化激元的应用前景.本文以几种典型的低维纳米材料中极化激元的耦合特性为例,从表征纳米极化激元的扫描近场光学显微技术出发,首先简单介绍几种典型极化激元的基本性质,然后详细讨论各种极化激元之间以及极化激元与外场的耦合,最后展望极化激元耦合作用的潜在应用.  相似文献   

5.
蒋和伦  刘启能 《计算物理》2016,33(5):547-553
比较银介电常数三种色散模型对光学Tamm态的影响,根据三种色散模型的复折射率随波长的变化研究银-光子晶体-银结构TE波和TM波的光学Tamm 态随入射角、银层厚度及周期数的变化.得出:三种色散模型下银-光子晶体-银结构中都会出现两个光学Tamm 态(OTS1和OTS2).三种色散模型下的光学Tamm 态的波长随入射角、银层厚度及周期数的变化规律一致.但是光学Tamm 态的透射峰值随入射角、银层厚度及周期数的变化规律不一致.Drude-Lorentz模型和Lorentz模型能够描述银的特征,而Drude模型不能.  相似文献   

6.
鉴于极化激元对介电环境异常敏感的特性,本文中提出了双曲材料六方氮化硼(hBN)和石墨烯与相变材料二氧化钒(VO2)组成的异质结构,用来研究hBN声子极化激元(PhPs)的主动可调谐性.研究结果表明,通过控制hBN/VO2异质结构中VO2相变可实现对hBN PhPs的主动调谐,获得主动可调谐的自发发射(SE)率.当在hBN/VO2异质结构中添加石墨烯时,会在hBN双曲线带内耦合产生双曲等离子体-声子极化激元(HPPPs),而在双曲线带外产生表面等离子体-声子极化激元(SPPPs),通过控制VO2相态和调节石墨烯化学势亦可实现石墨烯/hBN/VO2异质结构的耦合色散及SE率的主动调谐.该研究为使用诸如相变材料和石墨烯等功能材料调谐各向异性光学材料与光的相互作用机制提供了理论指导.  相似文献   

7.
张振清  路海  王少华  魏泽勇  江海涛  李云辉 《物理学报》2015,64(11):114202-114202
本文对具有类EIR色散特性的平面金属等离激元美特材料(planar plasmonic metamaterials, PPM)对光学Tamm态及相关激射行为的增强作用进行了研究. 我们首先运用传输矩阵方法分析了利用PPM结构的色散来增强光学Tamm态对应模式电磁局域密度的可能性. 其次, 我们将具有类EIR特性的PPM与一维光子晶体(photonic crystal, PC)合在一起设计了一种平面等离激元美特材料-光子晶体(PPM-PC)异质结构. 研究发现, 通过在电磁局域密度最高的PPM结构中(或附近)加入增益介质, 可观察到比通常光学Tamm态更强的激射增强效应及更明显的单色性响应. 这些特性使得这种PPM-PC结构有望被应用于低阈值激光器、荧光增强等方面.  相似文献   

8.
张永元  罗李娜  张中月 《物理学报》2015,64(9):97303-097303
金属纳米线波导可以将光局域在亚波长尺度内传播, 在纳米光子集成回路方面有着重要的作用. 本文应用有限元方法, 研究了十字结构银纳米线的表面等离极化激元分束特性. 结果表明, 不同模式的表面等离极化激元在十字结构三个分支的输出依赖于端面的几何结构参数. 此外, 研究还发现由于不同模式表面等离极化激元叠加, 在十字结构的分支上出现了周期性电场分布.  相似文献   

9.
龚志强  贺梦冬 《物理学报》2007,56(11):6600-6607
采用转移矩阵方法,研究了含结构缺陷层的两耦合半无限超晶格(GaAs/AlAs)中的局域界面声子-极化激元模性质. 研究发现,含不同介电特性的缺陷超晶格结构中的局域界面声子-极化激元模在剩余射线区[ωTO, ωLO]的分布情况与数量存在不同,而且反对称模表现出不同的特征. 文中着重研究了缺陷层介电常数与角频率无关的缺陷超晶格,发现该结构中的局域界面声子-极化激元模对组分层的排列顺序与厚度、缺陷层的厚度以及横向波数有着不同程度的依赖.  相似文献   

10.
王培培  杨超杰  李洁  唐鹏  林峰  朱星 《物理学报》2013,62(16):167302-167302
金属薄膜上制备的表面等离激元颜色滤波器具有很强的颜色可调性. 在200 nm厚的金膜上, 通过聚焦离子束刻蚀, 制备一系列周期逐渐变化的圆形、方形、矩形亚波长尺寸小孔方阵列表面等离激元颜色滤波器, 改变入射光的偏振方向, 观察其超透射滤波现象. 研究发现: 对于矩形小孔阵列, 其透射光颜色随入射光偏振方向的变化而改变; 而对于圆形、方形的小孔阵列, 其透射光颜色对入射光的偏振方向并不敏感. 分析表明, 对于金膜上刻蚀的小孔结构, 虽然结构的周期性导致的表面等离激元极化子会对透射光的颜色变化产生一定影响, 但是随小孔形状变化的局域表面等离激元共振才是影响透射光颜色的决定性因素. 如果入射光没有在小孔中激发出局域表面等离激元, 则表面等离激元极化子对透射光的影响也会消失. 根据不同形状小孔周期结构透射光颜色随入射光的偏振变化特点, 制备出了包含两种小孔形状的复合周期结构. 随着入射光偏振方向的改变, 该结构会显示出不同的颜色图案. 关键词: 表面等离激元极化子 局域表面等离激元 颜色滤波器 亚波长小孔阵列  相似文献   

11.
The coupling interaction between an individual optical emitter and the propagating surface plasmon polaritons in a graphene microribbon (GMR) waveguide is investigated by numerical calculations, where the emitter is situated above the GMR or in the same plane of the GMR, The results reveal a multimode coupling mechanism for the strong interaction between the emitter and the propagating plasmonic waves in graphene. When the emitter is situated in the same plane of the GMR, the decay rate from the emitter to the surface plasmon polaritons increases more than 10 times compared with that in the case with the emitter above the GMR.  相似文献   

12.
Transmission properties of plasmonic structure arrays are simulated by finite element method. The array unit is composed of two combined triangular prisms. Results reveal that several resonant modes are found in the transmission spectra, which are due to the resonance of the surface plasmon polariton in the metal slit or to the localized surface plasmon resonance of the combined prisms. The resonant wavelengths can be tuned by changing the structural parameters of the combined prisms. In addition, the resonant modes are sensitive to small refractive index changes of the surrounding media, revealing potential detection applications in nanophotonic systems.  相似文献   

13.
增强金属-氧化物-金属隧道结的光发射   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文报道通过改进制作工艺将A1-A12O3-Au隧道结的耐压增加到5.3V,发光外量子效率增加到8.2×10-4,均高过迄今见到的关于该类结的最高耐压和最高效率的报道。我们观测到了该发光结上的Au膜厚度对发射光谱形状的影响,并对此作出了解释;还对该光谱中的截止频率和峰值的存在给出了理论解释。  相似文献   

14.
石墨烯中等离激元具有特殊的光电性质,其和入射光的强烈耦合可以引起光吸收的增强.本文基于时域有限差分法和多体自洽场理论研究了等离激元对处于光学谐振腔中的石墨烯光吸收的影响.由于石墨烯中等离激元与入射光动量和能量不匹配而不能直接相互作用,因此石墨烯上施加了金属光栅结构.研究发现光栅结构能够对入射光进行动量补偿并且能够引起其下石墨烯中的电场强度产生很大程度增强,从而导致在该石墨烯结构中太赫兹等离激元和入射光发生强烈耦合而产生太赫兹等离极化激元,同时引起石墨烯光吸收的增强.希望本文能够加深对石墨烯光电特性的理解以及可以为基于石墨烯的太赫兹光电装置提供一定的理论依据.  相似文献   

15.
Xiaotian Zhu 《中国物理 B》2022,31(4):47801-047801
GaAs nanowires (NWs) are ideal materials for preparing near-infrared photodetectors owing to their high charge carrier mobility and direct band gap. Although the performance of GaAs NW photodetectors can be enhanced by surface passivation or doping, it still cannot meet the requirement for applications. In this paper we propose a method to greatly improve the performances of GaAs NW photodetectors by hot-hole injection via surface plasmon polaritons. In this case, the responsivity of a single GaAs NW photodetector is increased by a fact of 3.2 to 6.56 A· W-1 by attaching capsule-like Au nanoparticles to its surface. This research uses an efficient route to improve the NW photocurrent, which is also important for the development of a high-performance near-infrared NW photodetecor.  相似文献   

16.
Ag coated ZnO/Al2O3 distributed Bragg reflectors (DBRs), which were fabricated by a modified filtered cathodic vacuum arc technique at room temperature, shown the formation of visible Tamm plasmon polaritons (TPP). By varying the thickness of Ag and top ZnO dielectric layer of the DBR, it can be verified that the excitation of dip at the stopband of the reflection spectrum is related to TPPs. As visible light was used to excite TPPs, the corresponding effective mass can be reduced to 1.3 × 10− 5 of the free electron mass.  相似文献   

17.
Luna Cui  Gang Song  PeiLin Lang  Chao Wu  Huili Liu  Li Yu  Jinghua Xiao 《Optik》2013,124(24):6936-6938
We study the coupling of localized surface plasmon and surface plasmon polariton modes in a system composed of a metallic nanoparticle chain imbedded in a dielectric–metal–dielectric substrate. The results show the influence of outside parts and imbedded parts of particles on the interaction between localized surface plasmon and surface plasmon polariton modes. An enhancement can be observed in our structure. This kind of the structure has a very promising candidate for biosensing and surface enhanced spectroscopy applications.  相似文献   

18.
Xiaoyong He  Hua Li 《Optik》2010,121(7):604-608
The waveguide propagation properties of terahertz wave through subwavelength semiconductor trench have been simulationally investigated. The effects of gap width, temperature, doping concentration and dielectric filling materials on waveguide property have been given and discussed. The results show that as temperature and doping concentration increases, the skin depth and the propagation constant decreases. In addition, the effective index increases and the propagation length decreases as the dielectric constant of filling materials increases.  相似文献   

19.
A new scheme focusing on the surface plasmon polariton interferometry between the metal and dielectric interface is introduced. The phase shift is measured by using surface plasmon polariton wave, generated at the interface of metallic and dielectric media. The phase shift of SPPs is modi?ed under phase and amplitude control of complex conductivity for interferometry. The control ?elds strongly in?uence the phase shift of SPPs for detection of molecular motion. The phase shift of SPPs is further modi?ed by Plasmon polariton Fizeaus dragging effect. We measure 20%–25%fractional change in delay and their phases shift between two left and right SPPs modes. Our results may have signi?cant applications in sensor interferometer technology.  相似文献   

20.
《Current Applied Physics》2019,19(8):928-932
Light-driven surface plasmons offer an opportunity to ultrafast information processing combining the compactness of electric circuits with the bandwidth of photonic networks. For practical applications, the efficient and controllable conversion from signal light to surface plasmons is essential. This leads to the recent developments in the polarization controlled couplings of surface plasmons. Currently, most works only tailor the orientation and arrangement of nanoslits to control the launching of surface plasmons. In this paper, we consider both the orientation and size of each slit in a one-dimensional array of nanoslit dimers. We first realize the unidirectional propagation of surface plasmons with designed wavefronts. Next, the unidirectional coupling and bi-directional coupling of surface plasmons are realized for a pair of orthogonal polarizations, respectively. This is quite different from the conventional opposite propagating surface plasmons excited by two orthogonal polarizations. The manipulation of both orientation and size of nanoslits allows additional freedom in the photon-plasmon conversions.  相似文献   

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