亚波长银粒子/孔的光谐振特性

基于异质材料的有效介电常数理沦,仿真了二维亚波长银粒子/孔的等效复介电常数,证实了亚波长金属银粒子/孔的光谐振特性.对于在介质内放咒银粒子的模型,当光频率高于银的等离子体频率时,异质材料的等效介电常数的实部为负;在等离子体频率附近,等效介电常数的虚部存在谐振峰,粒子增大,谐振峰红移;在谐振频率点,银粒子周围局域场最大.在金属银上开孔,并填充不同介电常数的材料时,也存在类似的效应.并且孔内填充材料的介电常数增大,谐振峰红移,在相同介电常数的条件下,孔增大,谐振峰蓝移.光谐振现象与金属粒子/孔的形状有关,因此,光与亚波长金属粒子/孔相互作用的机理为等离子体模和谐振模,异质材料的有效介电常数理论是研究亚波长金属粒子/孔异常光增强现象的有力工具.     

一种基于金属开口谐振环和杆阵列的左手材料宽带吸收器

用数值仿真在微波X波段研究了金属开口谐振环和杆阵列这一最基本的谐振结构.通过合理的参数调节,这种结构在10.91GHz附近可以表现出高达98%的吸收率,并且半高峰宽达到3.5GHz.用散射参量提取法计算其有效电磁参数,发现在谐振频率附近其介电常数、磁导率和折射率的实部均为负值.相比于传统的左手材料,这种结构的电磁参数在谐振区域均具有较大的虚部,是形成高吸收率的根本原因.本文的左手材料吸收器在电磁加热、电磁隐身等领域具有许多潜在的应用.     

一种新型宽频带低损耗小单元左手材料的设计与实现

设计了一种结构简单、可在电路板单面上印刷的新型左手材料. 该结构由周期性排列的“Ⅱ”组成, 具有频带宽、损耗低、尺寸小等优点. 该材料在一定频段内具有介电常数和磁导率同时为负的特性. 仿真结果表明: 在8.79-15.57 GHz频率范围内, 折射率实部为负, 而虚部接近于零; 同时在该频段内的波阻抗实部大于零. 从而说明该材料具有左手特性, 在此基础上对该结构进行了制作、加工、并通过矩形波导法进行了验证. 同时, 该左手材料的相对带宽达到55.74%, 而最大单元损耗仅是0.27 dB, 远远优于传统的左手材料.     

由高反射结构组成异质结中的高透射界面模理论和实验研究

通过对两种异质结(金属-光子晶体异质结和光子晶体异质结)进行理论计算发现,由两种高反射材料(如负介电常数材料、光子晶体禁带材料)构成的异质结中,存在高透射的局域界面模,并且这种局域界面模的存在与零阻抗条件相关.同时,实验制作了一种金属-光子晶体异质结结构,并在近红外波段观察到该局域界面模的存在.     

层间电荷转移增强二硫化铼/石墨烯异质结薄膜的反饱和吸收特性

提高二维纳米材料的非线性光学响应,推动非线性光学在光电子领域的应用,是当前的一项巨大挑战,而构建高质量的范德瓦耳斯异质结,研究其非线性光学响应的内在机理,是解决途径之一.本文采用液相剥离结合真空抽滤技术,选择不同的混合方式(粉末混合、超声后混合、离心后混合),构建了三种二硫化铼/石墨烯异质结薄膜,并利用拉曼光谱仪、近红外吸收光谱仪以及原子力显微镜等对其进行了光学表征.采用自主搭建的高重复频率、窄脉宽飞秒Z扫描系统,重点研究了上述异质结薄膜在800 nm处的非线性光学特性,得到了其三阶非线性极化率虚部、品质因数等重要的非线性光学参数.结果 表明:异质结的成功构建使得材料的非线性光学响应显著增强,超声后混合的二硫化铼/石墨烯薄膜的品质因数是纯二硫化铼薄膜的3.5倍,纯石墨烯的1.6倍;超声后混合的二硫化铼/石墨烯薄膜具有最高的反饱和吸收特性,其品质因数相较于粉末混合、离心后混合的异质结薄膜分别提高了44％和27％.本文为范德瓦耳斯异质结的制备提供了新思路,同时也为飞秒光限幅器件的研究打下了理论基础.     

基于Ga2O3-SiC-Ag多层结构的介电常数近零超低开关阈值光学双稳态器件

光学双稳态这一非线性光学现象因其在全光系统中的巨大应用潜力而备受关注.然而微弱的非线性响应往往需要巨大的输入功率才能实现光学双稳态,导致其实用性不强.本文基于Ga₂O₃-SiC-Ag的金属-介电材料多层结构,在实现介电常数近零的大场增强的同时,还引入了具有大非线性系数的材料,并基于有限元法研究了介电常数近零层的厚度和长度对光学双稳态的影响.研究结果表明,光学双稳态随介电常数近零层的厚度和长度的增大而变得愈发显著,在通信波段的开关阈值低至约10^–6 W/cm²,与之前报道的基于介电常数近零材料的光学双稳态相比,降低了9个数量级,展现了在光子集成电路产业化中的巨大应用潜力.     

一种新型非晶态分子材料的非线性光学折射率和吸收特性

用单光束扫描法测量了在532nm处一种新型非晶态分子材料5,5′Bis(dimesitylboryl)2,2′bithiophene的非线性折射率和吸收系数样品非线性透射特性的分析表明,在靠近线性吸收区的532nm处有饱和吸收存在由三能级饱和模型和Zscan法确定了饱和强度、非线性折射率的实部和虚部研究结果表明:这种新型非晶态分子材料具有非常好的光子学应用前景.     

基于氧化锌纳米颗粒-石墨烯异质结构的高性能紫外光探测器 (cited: 5)

报道了一种基于水热反应制备无表面活性剂的氧化锌纳米颗粒-还原石墨烯异质结构的新方法. 研究表明异质结构中氧化锌纳米晶体颗粒的平均直径为5 nm,这些颗粒均匀分布在还原石墨烯表面,其密度可以通过反应物的浓度进行有效调节. 并进一步构建了基于这种异质结构的光电探测器. 该探测器对紫外光的响应很快,光电流响应变化可达四个量级. 这些结果表明该异质结构特别适合作为替代材料用于设计和构建高性能的紫外光探测器件.     

梯度圆柱颗粒复合介质的有效非线性响应

应用非线性微分有效偶极近似方法,导出了关于非线性梯度圆柱颗粒的等效线性介电常数和三阶非线性极化率的微分式,研究了稀释极限下,圆柱形梯度颗粒无规置入线性介质中组成的复合介质的有效线性介电常数和三阶非线性极化率.作为应用,数值计算了具有幂指数梯度分布的介电常数的颗粒复合介质的有效非线性响应,及梯度金属电介质颗粒复合介质的表面plasmon共振效应.     

基于介质谐振器原理的左手材料设计

本文通过对高介电常数介质基于介质谐振器理论进行分析,明确了利用高介电常数介质产生负介电常数或负磁导率的途径在于介质中产生具有Lorentz谐振形式的电磁响应的电偶极子或磁偶极子,指出了这种偶极子的产生来源于电磁波在介质中形成的驻波,而左手通带的形成正是由于电偶极子和磁偶极子之间的相互影响,破坏了驻波形成的条件所实现的. 模拟结果表明,通过将尺寸相同,介电常数不同的介质进行组合,使二者电谐振和磁谐振的频率点重合从而实现左手通带,最后利用高介电常数,低损耗的陶瓷进行样品制作并测试,测试结果证实了基于这一原理实 关键词： 全介质左手材料 介质谐振器 磁偶极子 电偶极子