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基于腔耦合相位共振的超窄带介质超材料传感器吸收器

DOI：10.1016/j.rinp.2020.103072 期刊：Results in Physics 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 我们提出了一种超窄带介电超材料吸收器，其采用介质-介质-金属（DDM）结构——在顶部复合周期介电微结构与底部金属基底之间插入介电腔层。结果表明，该吸收器在近红外波段具有超窄带吸收特性，半高全宽（FWHM）仅为0.028纳米，品质因数超过50,000。电场分布显示，微结构狭缝中激发的相位共振与中间介电层产生的腔体共振相互耦合，可显著压缩吸收带宽。更重要的是，通过调节介电腔层厚度能灵活控制吸收带宽。得益于超窄吸收带宽及狭缝中的电场集中效应，我们获得了高达6731的卓越品质因数（FOM），远超现有近红外波段报道的吸收器性能。此外，在介电腔层高阶模共振条件下可实现更优异的20,366品质因数。该超材料在传感应用领域具有重要潜力。
作者： Yan-Lin Liao，Yan Zhao
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

提出一种用于传感应用的介质-介质-金属（DDM）结构超窄带介电超材料吸收器，在近红外波段实现半高全宽（FWHM）为0.028纳米、品质因数大于50,000的超窄带吸收。

研究成果

所提出的具有DDM结构的超窄带介质超材料吸收器实现了半高宽为0.028纳米、品质因数超过50,000的极窄带吸收。通过调节介质腔层厚度可灵活控制吸收带宽，该吸收器在高灵敏度传感应用中展现出巨大潜力，其品质因数值高达6731，在高阶模共振下更可达20,366。

研究不足

该研究聚焦于近红外波段及特定的DDM结构，这可能限制其适用于其他波长或结构。对于具有硅顶层微米结构的器件，由于周期更小，其制备工艺可能具有挑战性。

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