金属-介质光栅结构表面等离子体耦合效率的模拟研究

表面等离子体可以将光子局域在金属表面附近, 并形成很强的近场能量密度, 可以大大提高金属表面附近分子的发光效率和光电转换吸收材料的利用率, 从而提高发光器件和光电转换器件的效率. 本文研究了在一维周期性金属-介质混合结构的光栅中表面等离子体激元的耦合条件, 给出了耦合效率随着结构和填充因子的变化, 并证明了在光栅的填充因子较高以至光栅的金属间隔较小时, 光子耦合成为表面等离子体的效率较高, 可以达到94%以上. 关键词： 表面等离子体激元 填充因子 光栅 吸收光谱     

亚波长金属光栅的光耦合增强效应及透射局域化的模拟研究

介质层上的亚波长金属光栅产生的表面等离子体（surface plasmons,SPs）可以极大地增强光栅下介质层内的透射光强.增强作用从500 nm延续到近红外区域.在波长610 nm附近有接近110%的增强,在波长700 nm及740 nm处也有180%左右的增强.而这个波长范围与薄膜太阳能电池的吸收谱很相近,因此这种结构有望大幅度提高薄膜太阳能电池及不同波长光探测器等光电转换器件的光耦合效率. 关键词： 表面等离子体 亚波长光栅 薄膜太阳能电池 透射增强     

一维金属光栅的透射光学特性

利用时域有限差分法模拟了一维金属光栅的透射光场的分布及光栅厚度等因素对透射光谱的影响.结果表明:特定波长的光通过金属光栅中的亚波长狭缝时有异常大的透过率增强.分析其物理起源,认为是类FabryPerot(FP)腔作用的结果.基底介电常量对类FP腔长度的调制导致了对透射光谱的影响.金属光栅表面激发的表面等离子体激元波与多缝干涉一样,对透射光谱有一定的影响,但不是形成增强的原因 关键词： 金属光栅 透射光学特性     

时空分辨透射光栅谱仪及其应用

本文介绍了时间分辨透射光栅谱仪和空间分辨透射光栅谱仪的结构、原理和实验技术。给出了利用这两种谱仪在惯性约束聚变实验研究中获得的典型结果。     

等离子体四波混频精确解——透射光栅位形

给出等离子体介质中的简并与近简并四波混频形成透射光栅时的普适四波非线性耦合方程组。得到了在任意复耦合系数下的精确解析解，其解不仅适用于各种等离子体形态，也可以推广到光致折射材料中去。对进一步理论研究四波混频相位共轭原理以及研制新型非线性光学器件有所帮助。 关键词：     

透射光栅衍射效率研究

透射光栅广泛应用于X光能谱测量,为获得定量的X光能谱,必须对透射光栅的衍射效率进行研究。首先在北京同步辐射源上对透射光栅的衍射效率在多个入射X光能量点进行了实验标定,获得了透射光栅衍射效率的实验结果。为模拟透射光栅衍射效率实验标定结果,发展了一个新的透射光栅衍射效率计算模型,该模型不同于国外已发展的矩形栅线模型和梯形栅线截面模型,而是假设透射光栅栅线具有准梯形截面。模型计算结果与实验标定结果符合很好。     

也论平面透射光栅状态的调节

前言前段时间,贵刊先后发表了两篇有关平面透射光栅状态调节方面的文章。其中86年第5期,刘慎秋等同志的文章的主要意思是:由于有些复制光栅的两表面间并不平行,因而造成在光栅面上光线的入射角将不为零。而这“几分”     

透射光栅时间分辨谱仪

透射光栅时间分辨谱仪是获取激光等离子体软X光辐射高分辨能谱时间二维信息的实验诊断装置。介绍了在国内首次建立的透射光栅时间分辨谱仪的原理、结构和性能,给出了该谱仪测得的金平面靶软X光辐射能谱时间谱并对其做了初步的讨论。     

等离子体简并与近简并四波混频理论——透射光栅位形

本文系统研究了波波相互作用形成透射光栅情况下的等离子体简并与近简并四波混频理论,导出普适四波非线性耦合方程组,并求出其精确解析解。这一理论将有助于研制各种微波频段内快速响应非线性光学元件。 关键词：     

带前置光学系统的软X射线透射光栅光谱仪

软Ｘ射线检测是激光等离子体诊断中最复杂而又是最重要的一项工作。本文简要介绍了带有前置光学系统的软Ｘ射线大面积透射光栅光谱仪和用它获得的铝和铜靶激光等离子体的光谱图。     

级联亚波长平面介质栅偏振分束器研究

提出了一种纳米厚度金属层连接的级联亚波长平面介质光栅三明治结构,利用该结构中纳米金属连接层上下界面处的表面等离子共振的互作用形成多波长共振的特点设计了适用于光通信波段（1 300～1 600nm）高性能的宽带偏振器和宽带偏振分束器。利用严格耦合波理论分析发现偏振分束器带宽主要由金属连接层厚度控制,光栅厚度基本不影响偏振分束器带宽,只影响共振深度和共振波长。该结论为后续的制备提供了理论指导和借鉴作用。     

3333lp/mm X射线透射光栅的研制

针对X射线透射光栅摄谱仪中的高线密度光栅,研究了采用电子束曝光和X射线曝光技术结合制作高线密度X射线透射光栅的工艺技术.首先利用电子束曝光和微电镀技术在镂空的薄膜上制备母光栅X射线掩模版,然后利用X射线曝光和微电镀技术小批量复制光栅.在国内首次完成了3333lp/mm X射线透射光栅的研制,栅线宽度为150nm,周期为300nm,金吸收体厚度为500nm.衍射效率标定的结果表明,该光栅的占空比合理、侧壁陡直,具有良好的色散特性,能够满足空间探测、同步辐射和变等离子诊断等多个领域的应用.     

2000 l/mm X射线镂空透射光栅的制备研究

在满足工艺要求的前提下,通过模拟光栅衍射,设计出镂空透射光栅模型,在此基础上将电子束和X射线光刻技术相结合,研究了制造2000 l/mm X射线镂空透射光栅的新工艺技术.首先利用电子束光刻和微电镀技术在镂空聚酰亚胺薄膜底衬上制备X射线母光栅掩模.然后利用X射线光刻和微电镀技术实现了光栅图形的复制,之后采用紫外光刻和微电镀技术制作加强筋结构,最后通过腐蚀体硅和等离子体刻蚀聚酰亚胺完成镂空透射光栅的制作.从此新的制造工艺结果上来看.制备的光栅栅线平滑,占空比合理,侧壁陡直,不同光栅之间一致性好,完全可以满足应用需求,充分表明了该制造技术是透射式X射线衍射光学元件制造的良好选择.     

亚波长金属光栅结构的制备与矢量衍射理论分析

利用纳米压印结合溅射和反应离子刻蚀工艺制备了周期为1μm、占空比为0.2的亚波长金属光栅,利用紫外-可见-近红外光谱仪测量了光栅的0级反射光谱。在严格耦合波分析的基础上,把光栅区域电磁场的空间谐波通过勒让德多项式展开,使用多项式展开的谱分析法求解常微分方程,计算了该亚波长金属光栅的反射光谱及磁场分布。实验测量结果同矢量衍射理论计算结果都显示,该光栅在近红外、中红外波段具有表面等离子体共振现象。数值计算结果还表明,对于此类亚波长金属光栅,当光栅的深宽比增加时,其反射光谱中会出现更多的反射谷。     

全息平面变间距光栅位移传感器研究

基于变间距光栅位移传感器的基本原理,研究了高线密度变化率全息平面变间距光栅的制作方法.所作的变间距光栅已应用在变间距光栅位移传感器中,原理样机测试结果表明,系统分辨率可以达到0.05 mm,相对误差可以控制在0.2% FS之内,优于设计指标.     

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     

基于表面等离子激元的双金属光栅结构提高LED光提取效率的研究

为了提高GaN基LED的光提取效率,构建了一种在金属银膜上下表面分别刻蚀光栅结构的双光栅LED模型。利用时域有限差分法（FDTD）进行数值模拟,比较了无银膜、无光栅、单光栅、双光栅模型下LED的光提取效率。结果表明：在光栅周期为300 nm,占空比为0.23,银膜厚度为30 nm,光源深度为150 nm时,光提取效率较单光栅结构提高了6倍,较无光栅结构提高了16倍。     

Grating-Outcoupled Radiation in Second-Order Fiber Bragg Gratings

Abstract

The experimental results of the radiation for second-order fiber Bragg gratings, which are made of a single-mode photosensitive fiber (PS-1500; Fiber-Core Corp.) and a single-mode fiber (SMF-28; Corning Inc.), by a phase mask writing fabrication technique are explored. For PS-1500 fiber Bragg gratings, the maximum radiation efficiency of ?23.5 dB at resonance λ = 1,539.34 nm with a very narrow bandwidth (about 0.02 nm) are measured from a 10-mm-diameter photo-detector, while for SMF-28 fiber Bragg gratings, the maximum radiation efficiency is ?34.6 dB (λ = 1,538.03 nm) with a bandwidth of 0.06 nm. The total efficiencies of the radiation are about ?16.8 dB for PS-1500 fiber Bragg gratings and ?28.1 dB for SMF-28 fiber Bragg gratings.     

嵌入电介质小球的金属薄片的电磁波透射特性

研究了金属板上下两个表面内侧都周期性地嵌入电介质小球体系的透射和吸收性质.结果显示：对于嵌入深度很小的电介质小球,电磁波可通过隧穿效应进入到电介质小球内,并以腔体本征模式的形式存在.当嵌入深度很小时,周期排列的电介质小球会对金属表面做有效的周期性调制,使体系在特定的频率出现金属表面等离子激元.当腔体本征模式与金属表面等离子激元模式的频率相近时,它们之间的耦合将使两种电磁模式大幅度地增强,从而使上层的电介质小球内具有非常强的电磁场.这些高强度的电磁场有相当一部分可通过隧穿效应进入到下层的电介质小球内,并通过 关键词： 腔体模式 表面等离子激元 透射