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相似文献
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1.
盖洪峰  王佳  田芊 《光学技术》2006,32(5):666-672
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。  相似文献   

2.
基于金属表面等离子激元控制光束的新进展   总被引:2,自引:0,他引:2  
表面等离子激元(Surface plasmon polaritons,SPPs)是一种在金属-介质界面上激发并耦合电荷密度起伏的电磁振荡,具有近场增强、表面受限、短波长等特性,在纳米光子学的研究中扮演着重要角色。近年来表面等离子光学和基于SPPs的纳米光子器件的研究引起了国际上科学家们的广泛关注。讨论了SPPs的基本原理和在亚波长结构下的光学特性,介绍了基于亚波长金属结构的表面等离子激元在空间光束准直与聚焦、平面内光束聚焦与传导和在近场纳米光束的控制等方面的研究情况,以及在纳米光子学器件中的潜在应用。  相似文献   

3.
《中国光学》2014,(5):871-872
正表面等离激元(surfaceplasmons)是一种局域在金属和电介质界面处的电磁场模式,能够突破光学衍射极限,将携带的光学信息和能量局域在亚波长尺度。在高端纳米光学应用领域,如高分辨近场光学成像、针尖增强拉曼光谱,光学集成器件、纳米光  相似文献   

4.
贵重金属在纳米光子学中开始起着越来越重要的作用,特别是贵重金属的表面等离子体效应和人工电磁介质结构的应用。表面等离子体纳米光子器件能实现光学模的亚波长束缚,因此在超高集成度光路、发光二极管、传感器、探测器等应用中将起着巨大的作用。同时,亚波长金属材料组成的人工电磁介质也能展现出各种激动人心的物理特性和潜在的应用。表面等离子体器件和人工电磁介质结构都需要贵重金属(如金、银等)作为其基本的组成元素。在这里,将回顾我们研究小组最近在表面等离子体器件和人工电磁介质结构方面的一些进展。将系统介绍光通讯波段的亚波长表面等离子波导和普通硅波导之间的高性能耦合器,以及超薄、宽吸收角度的亚波长人工电磁介质完美吸收结构等内容。也将简单介绍我们利用表面等离子体效应和人工电磁介质结构在隐形方面的一些研究。  相似文献   

5.
针对常用的光学滤波器滤波波长不可变的特点,提出一种利用表面等离子体激元效应实现可调制滤波的方法.该方法根据金属邻近电介质的介电常数发生改变时,金属与入射光波的表面等离子体激元耦合共振模式发生改变,以此实现滤波波长调制.在加工有亚波长纳米孔阵列的Au薄膜上制作了一可见光滤波器,实验中采用空气、酒精和油作为介质对器件进行调制.结果表明:相对于常用的光学滤波器,该器件由于可以方便地改变临近介质的介电常数,因此具有滤波波长连续可调、快速方便、波长变化精度高等特点.  相似文献   

6.
超构光学为平面光学器件的发展提供了新的思路与方向。超构器件由亚波长人工纳米结构组成,能在二维平面上实现对入射光的振幅、相位和偏振的操纵。研究人员已经发展了多种超构表面技术,将其用于满足各式各样的光学需求。本文首先回顾了超构器件的前沿研究与技术发展现状,介绍了超构器件的广义设计流程,并以连续宽带消色差超构透镜为例进行逐步说明,帮助读者理解;然后,展示了多种超构器件加工方法,包括直写刻蚀、图案转移刻蚀和混合图案刻蚀等,进一步讨论了超构器件在成像应用中的发展,包括偏振成像、光场成像、光学感测以及生物成像等;最后,进行了总结,并对超构器件未来的发展提出了见解与展望。  相似文献   

7.
李淳飞 《物理》2012,41(1):9-19
全光开关是全光网络和数字光信息处理的基本器件,该器件主要基于非线性光学原理.自激光发明以来,对该器件的研究已历时半个世纪.虽然全光开关的基础研究十分活跃,研究成果丰硕,但是至今尚未做出实用器件.文章分析了全光开关面临的困难,指出只有在极小的时空条件下,也就是采用飞秒激光驱动的纳米尺寸器件,才有可能研制出低开关功率、高开关速度、低插入损耗的实用的全光开关器件.文章简要介绍了近10年来纳米全光开关的研究成果,包括纳米尺寸干涉仪开关(空间开关)、量子限制光双稳触发器(时间开关)、半导体光放大器的波长转换器(波长开关)、光子晶体带隙移动开关和表面等离子体激元开关(强度开关)等5类16种典型的纳米全光开关器件.  相似文献   

8.
许吉英  王佳  田芊 《光学学报》2004,24(10):381-1387
提出一种高分辨力与高通光效率兼备的阶梯型纳米孔径设计方法 ,孔径的尺寸从膜层的入射表面向出射表面呈阶梯型逐渐减小 ,直到在膜层的出射表面形成一个亚波长的小孔。采用三维时域有限差分 (FDTD)方法对方形阶梯型纳米孔径及三角形阶梯型纳米孔径进行了数值模拟计算。结果表明 ,由于近场光学很强的局域场增强效应 ,其通光效率与输出光强极大值在具有相同近场光斑尺寸情况下 ,较普通的非阶梯型纳米孔径提高了两个数量级 ,甚至更高 ,有效地提高了输出光功率。采用四台阶三角形阶梯型纳米孔径 ,当光斑半峰全宽为 97nm× 74nm时 ,出射光强极大值达到 10 4 9.76 ,较入射光增强了 10 0 0倍 ,而通光效率大于 1,达到 1.6 7。这种阶梯型纳米孔径可以直接作为纳米孔径激光器的出射孔径提高其输出光功率 ,也可以作为独立的光学屏对入射光进行整形得到具有高输出功率的亚波长尺度光源 ,在纳米尺度光学成像、光谱探测、数据存储、光刻、光学操作等近场光学应用领域具有潜在的应用前景。  相似文献   

9.
设计了褶皱石墨烯波导结构激发表面等离子体激元,通过设计周期阵列结构实现了表面等离子体激元传播损耗的补偿.理论分析了周期阵列结构的表面等离子体激元传播模型和补偿损耗的方式,结果表明褶皱衍射激发表面等离子体激元波导不仅能够激发表面等离子体激元,还能利用表面等离子体激元波矢关系实现器件参数控制,周期阵列增益全程补偿损耗的方式可以显著增加表面等离子体激元的传播距离.数值分析结果进一步表明:该结构具备了保持亚波长尺寸的强局域化优势;周期阵列增益全程补偿可以显著提高纳米腔中的电场强度,降低传输损耗;波导结构的粒子反转水平较高,自发辐射噪声的扰动较低.设计的石墨烯波导器件可以为微纳光学集成、光子传感和测量等领域提供理想的亚波长光子器件.  相似文献   

10.
突破光学衍射极限,发展纳米光学和光子学   总被引:2,自引:0,他引:2  
信息技术已经进入纳米时代,纳米光学和光子学正是为满足快速和高密度信息技术的需求而产生、发展的.先进的纳米光学和光子学器件应该是高速、高分辨率和高集成的,形成各类光学和光子学芯片和盘片.由于器件最小特征尺寸和加工分辨率受限于光的衍射极限,现有技术已接近实用化技术的理论极限并且成本很高,只有突破光学衍射极限才能进一步发展纳...  相似文献   

11.
Various optical elements with subwavelength structured surfaces have been developed. The periods of the subwavelength structures are too short to generate diffracted light waves. But the structures are equivalent to refractive index materials with form birefringence. Many new optical elements are realized using the artificial refractive indices of these subwavelength structures. Some typical elements are described here in the passive element regime, and fabrication methods of the elements are explained.  相似文献   

12.
The use of multiply connected waveguides for localizing and concentrating optical electromagnetic radiation onto areas of subwavelength transverse dimension is substantiated. In optical microscopes, this makes it possible to reach subwavelength resolution along all three spatial coordinates. In experiments where interaction of laser radiation with matter is studied, the subwavelength multiply connected waveguides allow the field intensity in the optical wave to be significantly increased. Applications of subwavelength waveguides in submicrometer photolithograpy, submicrosecond microelectronics, and photogrammetry is discussed, as well as for optical information recording and readout.  相似文献   

13.
有限口径非周期亚波长衍射聚焦偏转器的严格矢量优化   总被引:1,自引:0,他引:1  
有限口径非周期亚波长衍射光学器件的亚波长结构特性使得传统标量衍射理论失效,必须借助严格电磁理论进行器件的设计。提出一种循环平面波谱算法(IterativePlaneWaveSpectrumAlgorithm,IPWSA)作为器件优化算法,利用二维时域有限差分方法作为严格电磁计算模式,根据Farn方法对器件面型进行亚波长处理,设计出有限口径非周期具有亚波长结构的衍射聚焦偏转器件,偏转角为24.8°,该器件可与激光器集成构成微型集成光学系统,也可以用在红外量子阱系统中。详细分析了算法原理,设计实例验证了算法的优化效果。  相似文献   

14.
In nature, optical structures in the subwavelength range have been evolved over millions of years. For example, in the form of ‘moth‐eye’ structures they show a strong anti‐reflective effect on the compound eyes of night‐active insects and therefore offer a successful protection over predators. In this contribution the advantages and challenges to transfer this natural concept of subwavelength structured optical interfaces to high‐end optical systems are discussed. Here, in comparison to alternative conventional multilayer systems, the bioinspired anti‐reflective structures offer a wide wavelength range and a broad angle dependency. Additionally, adhesion problems are reduced drastically. Simultaneously to the theoretical consideration of the best profile form of the subwavelength structures, appropriate realization technologies have been developed in recent years, where both top‐down and bottom‐up approaches have been investigated. Depending on the choice of the structuring technique, anti‐reflective subwavelength structures are applicable to a wide spectrum of optical elements ranging from micro‐optical components to aspheres for applications in imaging and also illumination setups of high‐end optical instruments.  相似文献   

15.
Biener G  Niv A  Kleiner V  Hasman E 《Optics letters》2002,27(21):1875-1877
Spiral phase elements with topological charges based on space-variant Pancharatnam-Berry phase optical elements are presented. Such elements can be achieved by use of continuous computer-generated space-variant subwavelength dielectric gratings. We present a theoretical analysis and experimentally demonstrate spiral geometrical phases for infrared radiation at a wavelength of 10.6microm .  相似文献   

16.
The electromagnetic field in subwavelength resonant diffractive optical elements is so concentrated that a very shallow surface corrugation obtained by wet chemical micro–nano-etching is sufficient to give rise to high contrast diffraction effects allowing a high wavelength-, polarization- or transverse-mode-selectivity which is not achievable by conventional diffractive elements. Two examples of polarizing laser mirrors at both extremes of the optical spectrum with wet-etched grating bypassing and cutting through the 1D photonic crystal are demonstrated.  相似文献   

17.
Effective optical constants such as an effective index are useful figures in analyzing and designing subwavelength optical elements. However, its definition and practical usage in everyday work are not always straightforward as expected, in particular in visible light frequencies. We compare several different approaches to the concept of effective media and discuss its practicality and problems associated.  相似文献   

18.
We demonstrate controllable light deflection in thick metal gratings with periodic subwavelength slits filled with an active material. Under specific illumination conditions, the grating becomes nearly transparent and acts as a uniform optical phased-array antenna where the phase of the radiating elements is controlled by modifying the index of refraction of the material that fills each slit. The beam-steering operational regime occurs in a wide wavelength band, and it is relatively insensitive to the input angle.  相似文献   

19.
Optical near-field plasmon-enhancement techniques have made marked contributions to the field of subwavelength optical beam spot generation for photonic devices. However, the metal material used is not sufficiently heat resistant for high-temperature operating requirements, such as laser-assisted magnetic recording storage. Therefore, it is preferable to use a dielectric material as a heat source for this application. To realize a subwavelength optical beam spot size using a dielectric material, we extensively analyze a leaky mode dielectric waveguide with a thin core. Finally, we show a new ridge-type dielectric waveguide using a leaky mode operation for a subwavelength beam spot.  相似文献   

20.
为了研究亚波长孔径的增强透射效应,把传输线理论引入到了单一亚波长金属孔径的增强光学透射效应中。把金属孔径看成传输线,将电流在传输线上的传输和类Fabry-Pérot腔联系起来;把孔径的出射面看成是传输线的输出端,将出射面的电流看成是一种局域的衰逝电流,电流经传输线在传输线的输出端以天线辐射的形式辐射电磁波。解释了孔径透射的近场分布问题、孔径增强透射峰的位置问题和透射峰位置随金属板厚度的红移问题,得到了与其它理论和实验一致的结果,对开发基于增强透射的亚波长元件具有重要的参考价值。  相似文献   

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