基于纳米天线的多通道高强度定向表面等离子体波激发

设计了一种带有纳米天线的金属微腔结构, 以实现高强度表面等离子的定向激发. 在利用双狭缝结构实现表面等离子体波定向激发的基础上, 分别结合共振增强和干涉相长原理, 在传统结构的入射端面上添加纳米天线结构, 并增加狭缝通道数, 实现了定向激发的表面等离子体波的能量增强. 基于纳米天线的多通道高强度定向表面等离子体波激发装置结构简单, 系统紧凑, 并能够有效提高定向传播的表面等离子体波的能量密度和传播距离, 其对微纳光学传输和高密度光学集成领域等方面的研究具有重要意义.     

一种基于5—20 kHz交流激励的U形等离子体天线

以5—20 kHz交流电源作为等离子天线激励源, 建立了一款U形等离子体天线. 在详细阐述天线结构的同时并对其部分电特性进行了测量.结果发现, 在50—300 MHz频率范围内, 同工频交流与直流电源激励相比, 该天线的噪声电平非常低, 与相同构造的金属天线的噪声电平相接近.同时, 该等离子体天线具有很好的阻抗带宽特性, 且在较宽频带范围内也表现出了良好的增益特性.     

基于纳米光学等离子晶体的新型纳米光子学器件的发展

通过设计合适的纳米表面等离子结构,纳米光学等离子晶体具有光场增强效应,能调控近场范围内的光场分布,可用来设计新型的纳米光子学器件。介绍了纳米光学等离子晶体的原理、结构特点、制作工艺和纳米光子学器件的设计方法,对纳米光学等离子晶体和普通光子晶体做了比较。归纳了纳米光学等离子晶体的物理机制、光学特征,描述并分析了波长选择性场增强效应和束流效应等。给出几种基于纳米光学等离子晶体的纳米光子学器件应用实例。     

纳米孔对等离激元特性及SERS性能影响

纳米孔结构在比如生物传感器、增强光谱学等领域具有多种重要应用。然而,一方面,纳米孔的制备技术还很有限,尤其对于小于10nm的微孔;另一方面,纳米孔结构的电磁场增强特性研究较少,增强能力较低。在该组最近的工作中,通过化学合成方法,直接合成了具有尺寸可调的纳米孔结构,并对其等离激元特性进行了研究。通过对二维(2D)纳米粒子超晶格结构腐蚀及SERS性能原位探测,发现该结构腐蚀初期会形成一种"纳米孔-纳米间隙"耦合结构。该结构表现出一种杂化的等离子激元模式,并贡献附加的电磁场增强。该方法可以拓宽到其他材料的纳米孔结构制备,并开发基于纳米孔结构相关的多种应用。     

V型纳米金球阵列天线侧向散射方向性的数值模拟

纳米天线侧向散射的方向性在生物感测以及表面增强光谱学等领域都有重要研究价值。侧向散射方向性的产生需要破坏纳米天线相对于平面波极化方向的镜像对称,由纳米粒子阵列构成的纳米天线排列灵活,易于实现非镜像对称结构。采用T-matrix方法对V型纳米金球阵列天线进行数值模拟,研究了其侧向散射的方向性,分别讨论了不同阵元数目构成的不同臂长、不同臂间开角、不同球形阵元半径、不同阵元球心间距对V型天线侧向散射方向性的影响。研究表明V型纳米阵列天线具有侧向散射方向性的可调性。     

静态强磁场对临近空间飞行器中天线辐射性能的影响

为了增强临近空间超高声速飞行器中的北斗天线的辐射性能,采用了施加静态强磁场削弱特定区域等离子体电子密度的方案,开展多物理场时域建模分析方法研究.首先利用具有谱精度的时域谱元(SETD)法对静态强磁场作用下等离子鞘套中北斗天线周围电子浓度的削减程度进行分析,再利用共形时域有限差分(CFDTD)方法对临近空间高超声速飞行器的北斗天线辐射特性进行建模仿真分析.本文所提方法预测了真实流场空间中静态强磁场对飞行器中北斗天线辐射性能的影响.仿真结果表明,施加静态强磁场能够对电子浓度起到“吹散”作用,从而提升等离子鞘套中北斗天线的辐射性能,为减弱等离子鞘套对临近空间高超声速飞行器中北斗天线辐射性能的影响提供理论指导.     

反应等离子喷涂纳米TiN涂层的显微硬度及微观结构研究

阐述了反应等离子喷涂(RPS)方法的基本思想.利用气体隧道等离子喷枪，通过RPS方法在Q23 5钢基底上成功制备了氮化钛涂层.检测了TiN涂层在不同载荷下的显微硬度，结果显示TiN涂层具有明显的硬度压痕尺寸效应，在高载荷下加工硬化效应较弱.XRD,TEM及HRTEM等分析 表明,通过RPS方法制备得到了纳米TiN涂层，涂层由直径约为50—70nm的TiN晶粒及非晶Ti N所组成. 关键词： 反应等离子喷涂 纳米 氮化钛 微观结构     

基于SPASER机制的偏心金壳纳米天线的多波长散射特性

基于表面等离激元受激辐射放大(SPASER)机制,提出了一种硅-金-硅三层核壳偏心纳米天线,并利用有限元法分析了其多波长散射特性.结果表明:在SPASER机制下,该纳米天线产生极大的散射光强度,且工作波长的数目随着硅核偏心率的增加而增加;当硅核的偏心率为9 nm时,该纳米天线有4个共振峰,分别位于615 nm、656 nm、724 nm、847 nm,其对应的散射强度比非SPASER机制的纳米天线的散射强度高104倍;该纳米天线的散射波长还可以通过改变入射光的偏振角调节.基于SPASER机制的纳米天线对于设计多波长纳米激光器具有指导意义.     

多缝隙蝶形偶极子纳米天线的设计及吸收特性

针对单一结构纳米天线吸收率不高和波段较窄的缺点,结合多缝隙结构和蝶形偶极子,提出了一种多缝隙蝶形偶极子纳米天线。多缝隙蝶形偶极子是由Au纳米蝶形偶极子刻蚀多条缝隙构成的,该结构能同时实现尖端近场耦合、光栅耦合以及不同介质间的杂化耦合,这三种耦合的共同作用可以在宽波段内有效提高吸收率。采用时域有限差分方法分析了宽波段下该纳米天线的吸收性能,数值分析表明:在400～1800 nm波段,多缝隙蝶形偶极子纳米天线的吸收特性曲线出现多个吸收波峰,吸收峰值最高可达98.4%,平均吸收率为84.1%。该天线的吸收性能明显优于蝶形偶极子纳米天线,在不同偏振状态以及不同角度入射光下,该天线均能在宽波段内保持较好的吸收性能。     

电介质球复合纳米天线对荧光定向发射的增强

在纳米光子学中,提高荧光物质的定向发光强度是许多应用要解决的关键问题。为了优化电介质纳米天线的荧光增强能力,本文提出了一种由硅纳米球二聚体与TiO 2微球组成的电介质球复合纳米天线。通过时域有限差分法,本文分别从量子产率增强、荧光收集效率增强以及荧光激发率增强3个方面研究了该复合纳米天线对荧光的增强效果。结果表明,这种复合纳米天线不仅可以解决单个TiO 2微球增强荧光时量子产率较低的问题,还可以弥补单个硅纳米球二聚体增强荧光时荧光收集效率较差的不足。该复合纳米天线可使CdSe量子点的量子产率增强约4倍、荧光收集效率增强约2倍。此外,由于硅纳米球二聚体与TiO 2微球对荧光激发过程具有增强效果,该复合天线最终可以产生较高的荧光定向增强倍数。在量子点发光的中心波长523 nm处,荧光定向增强约为3064倍。