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将能量定向导入跨越可见光谱的超波长非共振超表面。
摘要： 第10族金属（即镍、钯、铂）能催化多种化学反应，但其纳米粒子与光的弱相互作用阻碍了光催化应用的发展。相反，贵金属纳米粒子（特别是银和金）在可见光谱中呈现强烈的局域表面等离子体共振，但反应活性较低，限制了其光化学过程的适用范围和效率。我们在此展示了一种含单层钯纳米粒子新结构的设计、制备与表征，该结构可吸收超过98%的可见光。此外，通过调节支撑金属氧化物薄膜的厚度，可将吸收波长控制在整个电磁波谱可见光范围内。研究表明，吸收的能量集中于纳米粒子层——这对包括光催化和光热过程在内的能量转换应用至关重要。
关键词： 光催化、等离子体学、超表面、钯、热载流子、吸收体、临界耦合
更新于2025-09-23 15:23:52
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[施普林格光学科学系列] 光学与微波中的法诺共振 第219卷（物理与应用）|| 弱耦合、强耦合、临界耦合与法诺共振：统一视角
摘要： 在基于受驱耗散耦合振子的简单经典模型的统一框架下，分析了弱耦合、强耦合与临界耦合的横向概念以及法诺共振现象。通过对系统参数空间的细致探索，我们发现了若干有趣现象——线形继承效应、普适吸收线形及强临界耦合。这些概念对于理解多种系统的响应特性可能具有重要意义，尤其在（量子）光-物质耦合领域和固态纳米物理领域，多振子耗散共振的基本模型普遍存在。
关键词： 强耦合、法诺共振、临界耦合、固态纳米物理、弱耦合、光-物质耦合
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于太赫兹混合狄拉克半金属-石墨烯超材料的窄带全吸收主动控制
摘要： 一种窄带全吸收器由单层石墨烯、光活性硅和块体狄拉克半金属（BDS）组成，研究人员在不改变结构几何形状的前提下，通过三种不同方式实现了光吸收调控。数值模拟结果表明：通过导模共振实现临界耦合，可在窄光谱范围内达成全吸收，该结果与耦合模理论（CMT）高度吻合。值得注意的是，该器件展现出卓越的偏振不敏感特性，并在宽入射角范围内保持优异的吸收稳定性。此外，其极为突出的传感性能更有利于生物化学传感器的应用。本文提出，这项工作在不依赖石墨烯等离子体激元响应的情况下，显著增强了单层石墨烯中的光-物质相互作用。这种结构简单且易于制备的窄带全吸收结构，在调制器、滤波器和光电探测器设计领域具有卓越的应用潜力。
关键词： 超材料、窄带、吸收、临界耦合
更新于2025-09-23 15:19:57
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具有单层石墨烯多层结构的双缺陷光子晶体中的双模吸收
摘要： 为实现双模吸收，构建了双缺陷光子晶体。上方缺陷通过在光子晶体顶部设置石墨烯多层结构作为表面缺陷，下方缺陷则利用破坏光子晶体周期性的纯介质作为内部缺陷?；诜ú祭?珀罗共振原理，两种模式在临界耦合条件下实现完美吸收。但两者的模式依赖性不同，因而具有显著差异的品质因数（Q值），可通过调节石墨烯的化学势和缺陷尺寸进行独立调控。结合角度响应特性，这种模式独立调控的灵活性进一步增强。此外，两种模式的频率与振幅均受控于石墨烯层数，而光子晶体周期直接影响峰峰值间距及模式数量。
关键词： 双模吸收、双缺陷光子晶体、法布里-珀罗共振、临界耦合、石墨烯多层结构
更新于2025-09-23 15:19:57
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具有纳米腔的随机超材料中的超宽带等离子体诱导透明现象
摘要： 一种三维（3D）超材料可通过堆叠结构轻松组装：由金属与介质两层物理气相沉积层构成基底，并在顶部喷涂金纳米球（GNS）。第一平面超表面是半连续金纳米复合材料，当嵌入介质纳米腔时即转变为"暗超表面"。第二超表面是由纳米腔表面自组装的GNS组成的辐射镜。这两个随机超表面通过纳米腔内的近场产生强耦合。在可见光至近红外波段数百太赫兹的极宽光谱范围内，正入射时观测到等离子体诱导透明现象。诱导透射峰值出现在GNS散射截面最大的光谱区域。通过多次沉积GNS实现两个超表面的临界耦合，并实验观测到从诱导透明到诱导吸收的转变。这种简易三维超材料可用于增强近红外波段的非线性光学效应、光开关及慢光产生。
关键词： 等离子体激元学、纳米复合材料、纳米球体、临界耦合、超材料、纳米光学
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于石墨烯与黑磷纳米带临界耦合的可调谐中红外完美吸收器
摘要： 我们通过耦合石墨烯与黑磷等离子体激元并利用临界耦合原理，在理论上展示了一种宽角度可调谐的中红外完美吸收器。单独使用黑磷纳米带时虽能激发局域表面等离子体共振（LSPR），但由于其单层厚度导致吸收较弱。当添加金镜作为基底并通过介质间隔层与黑磷分离时，会形成法布里-珀罗腔，从而通过临界耦合显著增强吸收效果。为进一步提升吸收率，在黑磷顶部引入由介质平板隔开的石墨烯光栅。研究表明，通过黑磷与石墨烯的LSPR临界耦合可实现完美吸收?；谡庑┓⑾郑徊街っ鞲猛昝牢掌骺稍诖笕肷浣欠段诠ぷ?，且工作波长可通过调节石墨烯费米能级实现调控。我们的研究为获得宽角度可调谐的完美吸收提供了新途径，有望应用于多种中红外等离子体器件。
关键词： 等离子体激元学、中红外、完美吸收器、石墨烯、黑磷、临界耦合
更新于2025-09-12 10:27:22
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石墨烯与混合介质纳米结构的完美近红外吸收
摘要： 在无需反射镜辅助的混合介质结构中，通过理论推导与数值模拟实现了石墨烯近红外完美波吸收。相较于垂直入射时的悬浮石墨烯层，其吸收率提升了43倍。该完美吸收机制基于硅条阵列引入的导模共振与氧化硅层的法布里-珀罗效应所形成的临界耦合。这种无损耗设计有望应用于实现光生载流子高效产生与快速传输的有源区域，为硅光子芯片上小尺寸、超高响应度及超高速光电探测开辟新途径。
关键词： 引导共振、近红外吸收、混合介电纳米结构、石墨烯、法布里-珀罗效应、临界耦合
更新于2025-09-12 10:27:22