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oe1(光电查) - 科学论文

18 条数据
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  • 磁电单轴超材料作为宽角偏振不敏感匹配层

    摘要： 抗反射或阻抗匹配是光学与微波领域在过去一个世纪乃至当今持续深入研究的重要课题。然而由于TE(s)与TM(p)偏振波的波阻抗随入射角增大而发散，传统各向同性匹配层无法在变入射角条件下同时对两种偏振实现完美匹配。为实现任意入射角下的偏振不敏感匹配，我们受计算电磁学中完美匹配层(PML)概念启发，提出磁电单轴超材料层(MEUML)方案。与PML类似，MEUML需要特定单轴介电常数和磁导率张量，但同时调控横向与纵向材料参数并非易事——迄今为止尚未通过超材料实现真正意义上的PML。本文采用特殊设计的简易超材料单元结构来实现该调控并合成物理型MEUML：该单元由开孔基底隔开的两个平行金属环构成，通过精确控制横向电偶极矩、磁偶极矩及环间纵向容性/抗磁性耦合来获得所需张量参数。为辅助MEUML合成，我们还开发了任意入射角下提取材料参数张量的技术。首先通过单层亚波长厚度MEUML实现45°入射高折射率基底的偏振不敏感匹配验证该概念，进而将该原理拓展至微波领域研制基于MEUML的雷达罩。仿真与实测均显示卓越匹配性能：在宽频带范围内，两种偏振从正入射(0°)到近掠入射(85°)的反射率始终低于5%。这种前所未有的材料参数张量控制能力，使MEUML概念不仅能应用于阻抗匹配，还可拓展至诸多需要极端材料特性控制的特殊应用场景。

    关键词： 广角、阻抗匹配、偏振不敏感、天线罩、磁电单轴超材料

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 多层非相互作用介电超表面用于多波长超光学

    摘要： 超表面为利用平面纳米结构调控光波前提供了多功能平台。具有完整2π相位控制的透射式超表面因其小巧体积和广泛功能，成为替代传统光学元件的极具吸引力的方案。然而超表面的工作带宽一直是关键限制因素，这直接与其共振响应或晶格衍射色散相关。虽然已实现多波长和连续波段工作，但这些元件存在效率低、成像质量下降或尺寸受限等问题。本研究提出通过采用紧密排列的多层介质超表面实现多波长工作的平台。作为概念验证，我们展示了在1180纳米和1680纳米波长分别具有38%和52%聚焦效率的多波长金属透镜双合透镜（数值孔径0.42）。进一步研究表明该方法可扩展至三波长金属透镜及光谱分束器，该技术有望应用于荧光显微镜、数字成像和色彩路由领域。

    关键词： 多波长超透镜、光谱分束器、超表面双合透镜、偏振不敏感

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于石墨烯覆盖的埋入式和脊形硅波导的宽带偏振不敏感振幅与相位调制器

    摘要： 本文提出了四种易于制备的基于石墨烯的硅波导调制器，以克服基于石墨烯的调制器的强偏振依赖性。研究了两种新提出的结构（即两个基于石墨烯的埋入式硅波导以及两个标准脊形硅波导）在电信波长下的调制特性。结果表明，在特定波导宽度（高度恒定）下，幅度和相位调制明显变得与偏振无关。对于这些优化后的波导，TE和TM模式的幅度调制深度相等，精度达到。此外，在所提出的调制器中，TE和TM模式的有效模式指数（EMI）实部的最大变化彼此一致，具有极高的精度（）。该精度值远小于确认偏振不敏感相位调制的标准准则值。对于所提出的结构，平均调制深度（MD）和EMI实部的最大变化分别约为和。这意味着幅度和相位调制都具有较小的占位面积。此外，还研究了所有结构在所有光通信波长下的性能。即使不对在波长下设计的结构进行任何更改，仅在适当波长间隔下，这些结构也表现出偏振不敏感的行为。

    关键词： 石墨烯、偏振不敏感、光调制器、埋入式波导、脊形波导

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于双正方形环状图案电极的蓝相液晶透镜阵列

    摘要： 我们提出了一种基于双正方形环状图案电极的蓝相液晶（BPLC）透镜阵列。采用高介电常数层来平滑水平电场并降低工作电压。通过在双正方形环状图案电极间建立电势差，产生梯度电场并获得类透镜相位分布。此外，该BPLC透镜的焦距可通过电压调节实现变化，所有仿真结果表明该BPLC透镜阵列具有偏振不敏感性。

    关键词： 偏振不敏感、透镜阵列、蓝相、液晶

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 用于宽带光电探测器的石墨烯等离子体分形超材料

    摘要： 超材料最近为最先进光电探测器中的增强光吸收建立了新范式。我们在此展示了一种基于金/石墨烯谢尔宾斯基地毯等离子体分形结构的新型超器件，该器件在室温下实现了宽带、高效、偏振不敏感且栅极可调的光电探测。观测到从近红外到可见光波段前所未有的100%内量子效率，光学探测率上限达10^11琼斯量级，增益高达10^6——这是石墨烯中多重热载流子光生过程的标志性特征。同时，由于电调谐多模等离子体激元在超表面以自相似方式空间局域化所产生的高度聚焦电磁?。ǘ允┒源锏酱醇吐嫉膢e/e0|≈20聚焦因子），我们实现了100倍的光电探测增强。这些发现直接揭示了石墨烯等离子体分形超材料的物理过程机理。所提出的结构为实现未来光电器件（包括多波段生物/化学和光传感器）的宽带、紧凑型有源平台提供了可行途径。

    关键词： 石墨烯、超材料、等离子体分形、门控可调、光电探测器、偏振不敏感、宽带

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [IEEE 2018年第18届地中海微波研讨会(MMS) - 土耳其伊斯坦布尔(2018.10.31-2018.11.2)] 2018年第18届地中海微波研讨会(MMS) - 基于向日葵形单元结构的极化不敏感超材料吸收器

    摘要： 本文提出了一种采用向日葵形单元结构的新型偏振不敏感超材料吸收器。通过三维全波电磁求解器，在正入射条件下对TE和TM偏振模式进行了性能验证。由于向日葵形单元结构的对称几何特性，该吸收器在11.9 GHz频率下对两种偏振模式均实现了约90%的高吸收率。为增强吸收性能，我们在单元结构中心设置了空腔。改进后的器件在11.7 GHz处产生谐振，对两种偏振模式均实现完美吸收。研究表明，采用中空型对称间隙能促进电磁波与超材料的相互作用，可制备适用于X波段吸收应用的理想超材料。

    关键词： 超材料、吸收器、X波段、单元结构、偏振不敏感

    更新于2025-09-22 22:51:25

  • 基于新月形等离子体天线的偏振无关可重构石墨烯气体传感器

    摘要： 本文介绍了一种基于加载单层石墨烯的新月形等离子体偶极天线的偏振无关气体传感器，用于环境监测应用。设计了单臂、双臂和四臂新月形偶极天线并进行了分析研究。该气体传感器在900至1600纳米波长范围内具有可重构的吸收特性，覆盖了不同气体的响应谱。研究了传感器尺寸参数及入射波偏振态对不同气体总吸收率的影响。采用单层石墨烯在无偏置状态下增强气体分子吸收：未加载石墨烯时n=1.4的总吸收截面(ACS)值为1.028×10? nm2，加载后提升至1.77×10? nm2。未加载石墨烯传感器的灵敏度为630 nm/RIU，加载后提升至677.5 nm/RIU。设计由两个正交臂组成的双偏振新月形偶极天线，可在x/y偏振电场照射下保持相同灵敏度。阐述了由四个45°旋转新月形偶极臂构成的偏振无关气体传感器。通过四臂偶极传感器阵列实现气体吸收增强，研究了不同尺寸的石墨烯加载阵列。6×6偶极阵列获得的总ACS峰值达7.84×10? nm2。

    关键词： 气体传感器、石墨烯、传感天线、偏振不敏感

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 紫外至近红外氮化钛宽带等离子体激元吸收器

    摘要： 本文从理论上设计并数值验证了一种在紫外至近红外波段连续工作的宽带等离子体吸收器。与传统金属-绝缘体-金属（MIM）三层结构不同，该完美吸收器基于绝缘体-金属-绝缘体-金属（IMIM）四层结构。该完美吸收器具有280纳米的超薄厚度，其采用难熔金属氮化钛与高熔点绝缘体二氧化硅的构型，具备优异的热稳定性。新型氮化钛环-方阵列层能融合不同波段的吸收特性，使该吸收器在200-1200纳米波长范围内实现超过90%的连续吸收。通过时域有限差分（FDTD）方法计算得出平均吸收率达94.85%，其中270纳米波长处最大吸收率为99.40%，390纳米波长处最小吸收率为90.30%。此外，该完美吸收器在正入射时呈现偏振无关特性，在斜入射时表现出大入射角不敏感性，在太阳能收集、光热转换及隐身斗篷等诸多领域具有重要应用潜力。

    关键词： 宽带吸收器，紫外至近红外波段，偏振不敏感，等离子体激元，大入射角不敏感

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 采用紧密堆叠InAs/GaAs量子点的半导体光放大器偏振不敏感光纤到光纤增益

    摘要： 通过光纤-光纤测量系统研究了包含四十层紧密堆叠InAs/GaAs量子点（QDs）的半导体光放大器（SOA）增益特性。对于横电（TE）和横磁（TM）偏振光输入信号，测得的光纤-光纤增益值均在1100纳米波长处达到最大值，该波长对应紧密堆叠量子点的激发态。在1060至1170纳米波长范围内，当注入电流为80毫安时，TE偏振输入信号的增益略高于TM偏振输入信号，且两者绝对增益差小于1分贝。这种微小但非零的增益差异反映了紧密堆叠量子点所提供光学增益的偏振各向异性。研究结果表明，紧密堆叠量子点适用于实现工作带宽超过100纳米的偏振不敏感SOA器件。

    关键词： 光纤到光纤增益、量子点、偏振不敏感、半导体光放大器

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山(2019年8月5日-8月8日)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 基于SWGs辅助MMI的偏振不敏感波导交叉结构

    摘要： 基于亚波长光栅（SWG）辅助多模干涉（MMI）的偏振不敏感波导交叉结构在绝缘体上硅（SOI）平台被提出并验证。该器件在1500-1600nm波长范围内对TE和TM偏振均呈现低插入损耗与低串扰特性，在1550nm处TE（TM）模式损耗分别为0.69dB（0.61dB）。采用单次刻蚀工艺可实现12.5×12.5μm2的紧凑尺寸，进一步分析表明MMI结构具有±30nm的工艺容差。该器件适用于具有偏振复用/解复用功能的光子集成电路。

    关键词： 波导交叉、偏振不敏感、亚波长光栅、多模干涉

    更新于2025-09-16 10:30:52