复合结构的等离激元模式耦合关系及光学特性研究

提出一种以Au为材料的正方形框和中空圆柱嵌套的亚波长周期性复合结构,采用时域有限差分算法对复合结构进行数值模拟研究.研究发现,波长在400～900 nm的线偏振平面波垂直入射情况下,最小的透过率能达到7.46％,最小的半峰全宽能达到7.25 nm,最大的反射率为87.61％,最大吸收率达到38.00％,且表现出透射光谱...     

一维金属光栅的透射光增强效应的物理机制

通过时域有限差分法模拟金属光栅狭缝中的光场分布随时间的演化及狭缝阵列参数对透射光谱的影响．进一步证明．一维金属光栅的透射光增强效应起源于狭缝中光场的类Fabry-Perot(F-P)共振。光栅参数变化产生的透射光谱的漂移是由于其对这种类F--P腔长度的调制。     

亚波长金属柱阵列光透射增强的带通特性研究

为了研究玻璃衬底上的亚波长紧凑金属柱阵列薄膜的光透射增强特性,采用3维时域有限差分法进行了模拟,得知该膜的增强光透射谱呈现单主峰带结构,透射谱的峰值位置和带宽也因金属柱阵列周期和金属柱高度的不同而不同,并对金和银两种金属的模型进行了优化计算和分析。结果表明,银柱阵列的峰值归一化透过率最大可达到4.55,通过改变阵列周期可使峰值波长在800nm~1600nm之间变化,其透射带的半峰全宽也由220nm增加到380nm。此研究结果为光带通滤波微器件的设计提供了一种新的方案。     

带有矩形孔阵列的Au-介质-Au多层膜的透射特性

周期性亚波长孔阵列的异常透射性质在亚波长光电器件设计中具有重要意义。两层或更多膜层上周期孔阵列结构,由于层之间电磁场的相互作用可以导致新的光学性质。利用时域有限差分方法理论研究了带有矩形孔阵列的Au-介质-Au多层膜的透射特性。结果表明:该结构在近红外波段的透射谱存在多个透射峰,并且透射峰的数量、位置和强度可以通过改变结构的几何参数和介质膜的材料进行调控。详细分析了介质膜的厚度和折射率、孔阵列的周期、矩形孔的边长等因素对多层膜矩形孔阵列透射谱的影响,为利用多个表面等离子共振设计多波长控制器件提供了一定的参考。     

磷烯π型结构中等离激元诱导透明现象

磷烯因其层数可调的带隙、高的载流子迁移率及面内各向异性等优点为构建基于二维材料的光电子器件提供了新的选择.用时域有限差分法数值模拟了磷烯π型级联和紧凑结构中的等离激元诱导透明现象,通过改变结构分布及磷烯的费米能级等参数,实现了中红外到远红外的宽范围可调谐等离激元诱导透明.其中,透明窗口数目、强度以及位置均实现了灵活调制...     

黑磷纳米盘-层等离激元系统中的各向异性可调多阶强耦合

黑磷支持各向异性的表面等离激元,可用于设计具备更多功能的原理性器件。用时域有限差分法数值模拟了中红外到远红外波段基于黑磷的层-盘-层系统中不同等离激元模式之间的杂交行为。通过动态调节黑磷中的载流子浓度,可以实现两个晶格方向上强耦合现象的产生与控制。对不同模式间的耦合进行分析并计算,得到吸收光谱中的拉比分裂能最高可达42.9 meV。此外,还计算了偏振角度对各向异性强耦合的影响,其最高可以实现6个吸收频带。该模型可为构建未来在中远红外波段工作的基于二维材料紧凑型各向异性等离激元器件提供基础。     

金属纳米孔阵列透射增强的数值研究

纳米孔阵列的透射增强现象在许多领域都具有重要的应用和前景。采用时域有限差分(FDTD)方法对金属薄膜纳米孔阵列的透射增强特性进行了模拟研究。针对圆孔半径、薄膜厚度、阵列周期以及不同材料等因素进行了分析,讨论了不同参数条件下透射增强谱线的变化规律。研究表明大的圆孔半径和薄的薄膜厚度有利于提高透射性能,另外孔阵列周期较大时不利于增强透射。探讨了不同小孔形状对透射增强的影响,并采用矩形孔阵列进行了对比。最后通过改变薄膜材料计算了相应的透射性能。     

利用亚趋附深度Ag膜在双层金属孔径阵列中实现一个显着的透射增强

本文采用理论和实验研究了利用亚趋附深度Ag膜在(Ag@Au)双层金属孔径阵列中实现的一个显着的透射增强现象,这是由于通过倏逝波使银/金界面中的表面等离激元（SPP）耦合作用的结果。结果表明,增强透射率是高度依赖Ag膜的厚度。当Ag膜厚度的增加,透射率峰值先增大,然后减小。此外,其他金属材料的性能也进行了讨论。当Ag膜的厚度为4 nm时,得到一个最高的透射率峰值。时域有限差分法（FDTD）模拟与实验结果吻合良好。这一发现提供了一种有效的方式来控制双层金属孔阵列的增强透射特性,在设计一个高性能的等离子体热发射器方面具有潜在的应用价值。     

基于方形腔耦合金属波导结构的全光等离子体开关

提出了一种新型的方形腔耦合金属波导结构,该结构由两个相互平行的矩形金属波导和一个内嵌可连通的方形谐振腔构成。利用方形谐振腔局域表面等离子体实现带阻滤波特性,并通过多路复用实现双端口全光等离子体开关。采用时域有限差分方法(FDTD)研究了方形腔的边长、折射率和谐振距离对强透射特性的影响。结果表明,基于方形腔耦合金属波导结构的光开关在工作中具有较好的阻带特性和透射特性,其最大透射率可达92%,最小阻带透射率达0.2%,工作波长范围为607~785nm。     

二维金属亚波长孔阵列的强透射特性研究进展

光通过二维金属亚波长孔(孔的直径不超过入射光波长的一半)阵列(TDMSHA)时,由于入射光与金属表面自由电子的电荷密度波发生共振耦合作用,会在特定的波长内表现出窄带透射增强。TDMSHA对光具有的透射增强与滤波特性在纳米光学、光电子、化学传感和生物物理上都有着十分重要的潜在应用。文中回顾了该特性的研究历史,详细地阐述了其发生的物理机理,对近十年来该特性在机理、材料、结构等方面的研究进展作了总结,对其前沿研究热点和应用前景分别进行了分析与展望。     

宽视场高增益亚波长结构集光天线的优化设计

为了优化设计自由空间的高增益广角集光天线，采用有限元数值计算方法分析不同结构参量对“牛眼”结构、喇叭型结构及碗型结构的透射增强特性的影响，得到了凹槽个数与3种结构的表面等离子体异常透射增强系数之间的关系，获得了碗型亚波长结构光学天线的透射增强优化结构参量。结果表明，在单个凹槽结构能够有效激发表面等离子基元时，喇叭型结构光学天线的透射增强系数得到有效提高；通过结构参量优化，当入射角在±5°内时，喇叭型结构的透射增益倍数为20倍~140倍，在±5°~±26°之间获得较为平坦的增益，平均透射增强系数为10，和现有的结构参量相比，性能提高1倍；碗型结构在入射光为±60°的范围内有着较好的透射增强特性，平滑区的平均透射增强系数为10。碗型结构比喇叭结构具有更加出色的广角传输特性。     

红外合成孔径衍射光学系统成像特性建模与分析（英文）

基于衍射成像机理,建立红外合成孔径衍射光学系统调制传递函数（MTF）和信噪比（SNR）模型。随后,基于三维时域有限差分（FDTD）方法计算成像系统衍射效率,进而结合调制传递函数与信噪比表征系统成像特性。最后,分析了不同工作波长、视场和填充因子对主镜成像特性的影响。分析结果表明,红外合成孔径衍射光学系统的衍射效率、MTF和信噪比均具有空变、谱变特性,且随主镜填充因子的减小而降低。当填充因子为0.6时,与理想的全孔径系统相比,MTF积分面积降低45.42%,信噪比减小4.92 dB。该模型可用于分析红外合成孔径衍射光学系统成像质量,为成像系统的设计提供参考。     

多导体传输线瞬态响应研究

针对多导体传输线瞬态响应的无源性问题,提出了基于集总等效源模型的多导体传输线瞬态响应模型. 从外场激励下的多导体传输线的频域电报方程解出发,将外场在传输线上激励的分布电压源和电流源与传输线指数矩阵解耦,建立了集总等效电压源和电流源模型. 为避免复杂的傅里叶反变换及卷积运算,推导了集总源模型的时域递推方程. 在此基础上,采用时域有限差分法建立了端接线性负载、非线性负载和外场激励下的不等长多导体传输线瞬态响应离散递推方程. 通过对无损传输线的仿真对比,验证了方法的有效性. 最后,对端接线性负载、非线性负载和外场激励下的不等长多导体传输线瞬态响应进行了试验和仿真分析.     

光通信传输技术的比较分析及光通信系统建设传输制式的选择

随着时代的发展，我国的科技水平不断的提高，通信传输技术也在原来的基础上实现了大幅度的提升。毋庸置疑，通信传输技术的发展给我国通信行业的发展添加了助动力，尤其是光纤通信传输技术的应用更是提升了通信传输系统的传输速度、承载力，并为我国社会主义现代化建设做出了巨大的贡献。本文分析了光通信传输技术的比较以及光通信系统建设传输制式的选择，希望能为相关人士提供帮助。     

内嵌凹槽的金属亚波长狭缝共振透射特性分析

在亚波长金属狭缝内嵌入凹槽后,狭缝的透射峰发生红移、蓝移,也可能不变。本文利用有限时域差分法,详细讨论了内嵌凹槽深度对狭缝透射光谱的影响。通过与腔共振模式理论对比,我们发现内嵌凹槽的亚波长金属狭缝透射峰变化一方面来自于共振腔长度的增长,另一方面来自于透射峰所对应的共振模式数的增加。透射峰蓝移等变化均为共振模式数改变和共振腔长度增长共同作用的结果。     

金属孔阵Ku波段透波增强特性研究

用高稳定的辛时域有限差分算法(SFDTD)对金属周期孔阵在Ku波段的透波增强特性进行了研究.数值计算了金属板厚度、孔的大小、孔中填充不同折射率的介质和孔阵的周期等物理参数对孔阵透射系数的影响.得出的研究结果表明:金属周期孔阵在Ku波段的透射系数随孔的增大而增大,随孔阵周期的增大而减小,填充高折射率的介质有利于其透射.     

FDTDSIBC混合方法计算近地导线表面电流

通过在FDTD方法中引进时域表面阻抗界条件来研究瞬态电磁脉冲对有耗地面附近电缆线耦合问题。由频域表面阻抗出发通过拉氏变换得到时域表面阻抗边界条件（SIBC）,并将这种边界条件应用于FDTD方法中来模拟有耗地面的反射。计算结果表明了些方法的有效性。     

层状复合介质柱体二维光子晶体透射谱研究

提出层状复合材料柱体构成二维光子晶体的设想，用时域有限差分方法数值研究多层复合介质材料在折射率、厚度、层数、组成次序等因素对组成二维光子晶体透射特性的影响。数值结果表明透射谱中出现禁带宽度、中心频率所处位置都比单一介质组成二维光子晶体有差别，特别是在多层环柱时变化更明显，因此在实际应用中可具体根据要求设计二维光子晶体比单一介质设计时有更多的可调因素，从而为二维光子晶体的应用提供更多的理论依据。