一维金属光栅的光学反射吸收

利用RCWA(rigid coupled-wave analysis)方法研究了一维金属光栅的反射特性,考察了 瑞利反常、表面等离激元驻波共振和几何共振三种共振吸收机理,分析了这三种机理的相互作用,如表面等离激元驻波共振和几何共振可以形成混合模式. 在反射式复合金属光栅中,确认了第四种共振形式,即相位共振. 数值计算表明相位共振对光学吸收的影响有两种形式: 当光栅周期大于一个波长时,相位共振导致尖锐的吸收峰,峰位在几何共振吸收峰一侧;当光栅周期小于一个波长时,相位共振导致混合模式的共振吸收峰发生劈裂. 对一维金属光栅反射特性的研究增加了对金属光栅共振吸收模式及其相互作用的认识. 关键词： 一维金属光栅 瑞利反常 表面等离激元 相位共振     

单极巨共振弛豫过程

用BNV方程讨论了中能重离子反应形成的热核单极巨共振(GMR)的驰豫过程.计算表明,球形热核GMR振荡是各向同性的,共振能与E_GMR=80A^－1/3公式给出的数值基本一致.核子碰撞和粒子逃逸是引起热核GMR阻尼衰减的主要原因.     

基于导模共振效应三基色窄带滤光片的研究

为获得性能优良的三基色窄带滤光片,提出了一种基于减反射薄膜波导光栅结构的导模共振滤光片.该滤光片由亚波长光栅结构、波导层和基底组成.采用严格耦合波理论分析了亚波长光栅结构和波导层厚度对导模共振滤光片反射光谱性能的影响.数值分析表明λ/4-λ/2-λ/4结构能有效提高导模共振滤光片的性能.当光栅结构位于基底侧时,红绿蓝三...     

埋入式光栅双通道特性及其应用研究

利用严格耦合波理论分析了埋入式光栅在45°入射时,垂直和平行于光栅栅线的两个不同观察平面的零级共振反射衍射特性.在垂直于光栅栅线的平面内,TE、TM偏振下零级反射共振波长分别为432 am和420 am,在平行于光栅栅线的平面内,TE、TM偏振下零级反射共振主峰波长分别为623 nm和620 nm,在两个平面内,零级共振衍射光的共振波长差别较大,观察到的衍射光颜色差别明显,定义为双通道特性并用实验进行证明,制作了相应的光变色器件.     

亚波长介质光栅导模共振研究

从平板波导的本征值方程出发,导出弱调制介质光栅共振位置的表达式,其预测结果与利用严格的耦合波理论所得值一致.对正入射时导模共振产生双反射峰现象进行解释,并就导模共振对入射角和光栅周期敏感性的成因进行了探讨.从薄膜的特征矩阵方程出发,在理论上分析了利用导模共振获得性能良好的反射滤光片的途径.     

基于级联复合光栅的窄带平顶型滤波器设计

导模共振光栅作为一种重要的滤波单元,在光通信中有着广泛的应用.然而,普通的导模共振光栅的传输光谱为洛伦兹型,该类结构在高性能光纤通信系统中的应用受到限制.采用级联导模共振光栅可以实现平顶滤波响应,但是整个器件的体积较大,制作工艺复杂.此外,单一复合光栅结构难以直接实现窄带平顶滤波响应.提出了一种级联双层复合光栅结构以解决这一问题,利用严格耦合波算法和本征模式分析法分析了其输出光谱.仿真结果表明该滤波器的中心波长为1549.9 nm,其平顶光谱的线宽为0.5nm.     

利用窄刻槽金属光栅实现石墨烯双通道吸收增强

构建基底/窄刻槽金属光栅/覆盖层/石墨烯结构,利用金属光栅激发的表面等离子体激元共振和窄光栅刻槽支持的法布里-珀罗共振,在可见光波段实现单层石墨烯的双通道吸收增强,并结合简化模型估算出双吸收通道所在位置.在波长462和768 nm处,石墨烯的光吸收效率分别为35.6%和40.1%,相比石墨烯本征光吸收率的增强均超过15.5倍.进一步研究发现由于短波处吸收增强源于金属光栅的表面等离子体激元共振,其吸收特性受覆盖层厚度、刻槽深度和宽度变化的影响较小;而由于长波处吸收增强源于窄刻槽中的法布里-珀罗共振,因此呈现出良好的角度不敏感吸收特性.     

基于金属光栅实现石墨烯三通道光吸收增强

为了增强单层石墨烯在可见光和近红外波段的吸收效率并实现多通道光吸收.本文利用石墨烯-金属光栅-介质层-金属衬底混合结构在λ_1=0.553μm、λ_2=0.769μm、λ_3=1.130μm三通道上提高了石墨烯吸收效率,石墨烯吸收效率最高可达41%.对3个光吸收增强通道的磁场分布分析可得它们分别源于表面等离子体激元共振、法布里-帕罗干涉腔共振、磁激元共振.经过模拟分析可知,通过调节金属光栅宽度、介质层厚度可以调谐混合结构的共振峰波长和吸收效率,而石墨烯化学势仅能对共振峰λ_3的吸收效率有影响.最后优化结构参数,在最优结构参数下混合结构在3个光吸收增强通道的光吸收效率可达0.97以上,这可以作为超材料吸收器.     

带缓冲层的导模共振滤光片反射光谱特性

将均质多层膜系设计中的缓冲层概念引入到反射导模共振滤光片的设计中,以研究缓冲层的增加对导模共振滤光片反射光谱特性的影响.设计并通过严格的耦合波理论计算了一、二、三、四通道导模共振反射滤光片光谱特性.在膜系设计中增加缓冲层后.随着其厚度的逐渐增加.反射光谱中依次出现二、三、四个窄带反射峰;缓冲层厚度为796.35 nm时.当滤光片光栅层占空比在0.2～O.9范围内、光栅深度在100～200 nm变化时,共振峰的位置、反射率峰值高度几乎不变,保持了很好的多通道滤光片特性.     

金属/介质/金属光栅结构强化吸收特性

本文从电磁场理论出发,研究了单层光栅的金属/介质/金属结构的共振,利用严格耦合波方法计算了金属/介质/金属光栅结构表面的光谱特性,利用金属/介质/金属膜层结构的色散关系和等效LC回路模型两种理论对金属/介质/金属光栅结构表面的共振现象进行研究,讨论了几何参数对金属/介质/金属光栅结构共振的影响,结果表明单层光栅的金属/介质/金属结构的共振由金属/介质界面上的表面等离子极化之间的耦合产生。     

介质光栅导模共振耦合波分析

导模共振是由于光栅介质内高级次子波耦合进光栅所支持的泄漏模中,导致传播波能量重新分布的结果.采用严格的耦合波方法,通过分析波导的导波模式,正确估计出弱调制介质光栅导模共振的位置.并对导模共振与光栅厚度、基底厚度以及入射角的关系作了讨论.通过采用抗反射设计,获得了具有对称、低旁带特点的窄带共振峰 关键词： 导模共振 耦合波     

可见光波段双层浮雕型导模共振滤波器设计与分析

基于傅里叶模式理论分析了双层浮雕型导模共振光栅的共振效应,分别讨论了光栅的槽深、剩余厚度、周期以及填充系数对峰值反射率、带宽、旁带反射率的影响. 数据计算表明,欠刻蚀情形的误差宽容度远远优于过刻蚀情形,两者在光栅槽深相对误差小于15％的范围内,都能保证共振峰的衍射效率高于99.5%,在相同的误差范围内,共振峰线宽的相对误差将分别达到7％和60％,因此厚度误差集中反映在对共振线宽的改变上. 另外,光栅周期和填充系数的变化将明显改变共振峰中心波长和线宽. 关键词： 导模共振 平面波导 窄带滤波     

缓冲层对导模共振滤光片反射光谱截止特性的影响

提出将均质多层膜系设计中的缓冲层概念71入到反射导模共振(GMR)滤光片的设计中,通过严格的耦合波理论精确计算,研究了加入缓冲层对改善导模共振滤光片反射峰边带截止深度及截止宽度的作用.双层导模共振滤光片结构中,入射光为TE偏振光时,设计增加97.5 nm缓冲层后,能够明显地展宽反射光谱范围.由原来的192.4 nm展宽到345.6 nm,并且在650～1250 nm波长范围内的边带截止度均比不含缓冲层结构的要深.入射光为TM偏振光,以类似TE结构的滤光片在布儒斯特角入射时,在700~1300 nm波长范围内,较不含缓冲层的结构,也能够获得更宽的截止带反射光谱和更深的截止度.在提出的膜系结构中,经过优化膜系、选择合适的光栅参数等,可以使反射光谱具有更好的截止特性,同时保证设计的共振峰位置不变.     

反射型导模共振滤波器设计

导模共振滤波器由于其高峰值反射率,低旁带反射,窄带以及带宽可控等优良特性引起了人们极大的关注,采用亚波长光栅的导模共振效应可以实现传统基于高低折射率介质的多层膜滤波器所无法实现的特殊功能,在弱调制模式下,其共振带宽可以被压缩到零点几纳米,但是由于介质表面和空气层的菲涅耳反射,使得偏离或者远离共振区时的反射率偏高,根据等效介质理论,亚波长光栅在远离共振区可以被看为均匀的薄膜,本文通过对导模共振光栅进行单层、双层以及三层抗反射设计,有效的降低了导模共振光栅的旁带反射率,从而在可见光波段获得了性能优良的共振滤波 关键词： 导模共振 平面波导 傅里叶模式理论 窄带滤波     

反射型导模共振滤波器设计

导模共振滤波器由于其高峰值反射率，低旁带反射，窄带以及带宽可控等优良特性引起了人们极大的关注，采用亚波长光栅的导模共振效应可以实现传统基于高低折射率介质的多层膜滤波器所无法实现的特殊功能，在弱调制模式下，其共振带宽可以被压缩到零点几纳米，但是由于介质表面和空气层的菲涅耳反射，使得偏离或者远离共振区时的反射率偏高，根据等效介质理论，亚波长光栅在远离共振区可以被看为均匀的薄膜，本文通过对导模共振光栅进行单层、双层以及三层抗反射设计，有效的降低了导模共振光栅的旁带反射率，从而在可见光波段获得了性能优良的共振滤波     

光纤光栅反射谱的放缩特性

利用介质光波导耦合模理论,证明了弱扰动的光纤光栅具有一个重要特性--放缩特性;即如果光纤光栅的折射率扰动分布沿光纤轴放大α倍,同时扰动强度缩小α倍,那么光栅的反射谱就以共振波长为中心在波长轴上缩小α倍.     

用同步辐射光刻直接在有机玻璃板上制备高深宽比亚微米光栅

为了将平面金属膜紧密耦合到纳米光栅形成的表面等离子体共振传感器,以提高灵敏度,以及利用亚微米光栅调整共振反射波长,需要制备亚微米结构光栅。介绍了一种基于X光光刻的亚微米结构光栅的制造技术。该结构光栅是利用日本立命馆大学的同步辐射光源进行同步辐射光光刻,在有机玻璃(PMMA)板上直接得到亚微米光栅。用此纳米加工技术获得的光栅线宽为250 nm,周期为500 nm,深宽比为8的PMMA亚微米结构光栅。还优化了曝光近接间隔、曝光剂量和显影时间等同步辐射光刻参数。     

基于金属光栅的氨基酸溶液太赫兹光谱检测

基于太赫兹金属光栅谐振传输现象,利用金属光栅表面等离子体共振对周围介质敏感的特性,设计了一种由金属光栅、样品池和高阻硅基底组成的免标记生物传感器.利用这种传感器在太赫兹时域光谱下测量了苏氨酸和精氨酸溶液的太赫兹透射光谱.结果表明:苏氨酸和精氨酸的共振频率随着溶液浓度改变在0.6～0.75 THz之间出现频移,并且苏氨酸和精氨酸的混合样品的光谱并不是两者光谱的线性叠加.     

横电波激励下亚波长一维金属光栅的异常透射性

针对一维亚波长金属光栅异常透射现象实现的问题,利用时域有限差分法,对横电波（TE波）激励带电介质的亚波长一维金属光栅的光场分布进行了模拟分析,得到了TE波的透射率与电介质折射率的变化关系,从而发现TE波在所研究的模型下具有异常透射现象.基于导模共振理论建立了类导模共振理论,并应用该理论较好地解释了TE波在所研究模型下的异常透射现象,确定类导模共振是TE波产生异常透射性的主要原因.应用所建立的理论解决了传统透射理论无法解决的问题.类导模共振理论揭示了异常透射现象的物理本质,为进一步研究异常透射性的物理本质提 关键词： 金属光栅 横电波 异常透射 类导模共振     

双层交叉叠合式共振亚波长光栅

提出了一种防伪光栅结构-双层交叉叠合式共振亚波长光栅,其特点是可以展宽共振亚波长光栅的共振波长宽度,使得当将其应用于防伪时能得到更佳的光变效果。分析了半峰全宽展宽的原理,指出共振宽度值的大小依赖于耦合到光栅波导层内一级衍射光的能量。优化设计了此种光栅的结构参量。用矢量衍射理论对该结构的共振特性和制作工艺误差进行了研究。研究表明：这种防伪光栅的共振光谱峰值并不随着入射角的改变而降低,共振半峰全宽最大值约为同等条件下基本共振光栅结构的7倍,该结构的共振性能对光栅制作误差不是很敏感,是一种应用价值较高的防伪光栅结构。