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用于纳米化学与传感的等离子体超材料
摘要： 等离子体纳米结构最初是为传感和纳米光子学应用而开发的，但最近在化学、光电子学和非线性光学领域展现出巨大潜力。虽然支持表面等离子体极化激元的平滑等离子体薄膜和具有局域表面等离子体共振的独立纳米结构易于制备和使用，但光学天线和超材料中纳米结构的组装体在模式结构工程（从而在特定光谱范围内实现光学共振）、场增强以及控制电子和光子相互作用所需的局域光学态密度方面提供了许多额外优势。本文聚焦等离子体超材料的众多应用中的两项，我们综述了基于光学和电学探测的等离子体纳米棒组装体超材料在传感和纳米化学应用方面的研究工作。
关键词： 场增强、传感、局域表面等离子体、光学天线、纳米化学、光学共振、电子探测、表面等离极化激元、超材料、等离子体纳米结构
更新于2025-09-12 10:27:22
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用于宽带偏振不敏感及增强红外探测的纳米等离子体Bundt光学天线
摘要： 红外探测设备正朝着微型化方向发展，尺寸已达到微米或纳米级。但缩小尺寸的代价是红外辐射收集能力不足，因此必须采用纳米等离子体光学天线。不过，为最大限度收集入射红外辐射并提高功率吸收效率，需要开发具有宽带宽、偏振不敏感、宽视场角且等离子体损耗合理的光学天线。本文首次提出并验证了一种创新光学天线（光天线），其采用新型"邦特烤盘"造型——由周期性排列的金质邦特结构组成，可置于薄膜红外吸收层上方。该光天线能将红外电场和磁场压缩至50纳米宽区域以增强材料吸收效率，在近红外、短波红外和中波红外波段均表现出偏振不敏感特性与超宽带宽（具有大分数带宽）。实验显示其功率吸收效率提升高达8个数量级，平均功率损耗合理（-3 dB），视场角达80°，未来有望应用于太阳能电池、通信光电探测器、短波相机及中波微测辐射热计等领域。
关键词： 光学天线、红外探测、偏振不敏感、宽带、纳米等离子体
更新于2025-09-11 14:15:04
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精确多极分解及其在纳米光子学中的应用
摘要： 电磁源的多极分解是研究光-物质相互作用（尤其是光学材料）的重要工具。本文综述了电磁源多极分解的最新进展：首先推导了电流密度分布多极矩的精确简洁表达式，随后将该方法推广至内禀自旋导致的磁化电流密度分布多极矩。通过综合考虑电与磁两类源，确立了纯手性源的实现条件。文中提供了便于计算任意阶多极矩的计算脚本。本研究及应用案例聚焦于纳米光子学与超材料领域，并展望了其在这些领域及其他方向的应用前景。
关键词： 光-物质相互作用、纳米光子学、多极矩、光学天线、理论
更新于2025-09-10 09:29:36
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利用SOI衬底上的高对比度光栅结构提升集成光学相控阵激光雷达光学天线的性能
摘要： 提出并模拟了一种用于集成激光雷达与光学相控阵的新型光学天线。采用高对比度光栅结构实现极高发射效率，在1550纳米波长下发射效率高达93.94%，在1480至1620纳米波长范围内超过50%。当相邻波导间相位差为0时，该天线可实现完美光栅旁瓣抑制，背景抑制达28.4分贝。采用该光学天线的16线光学相控阵激光雷达可轻松实现±22.8°×20.2°的扫描范围，光束宽度为2.4°×2.5°。
关键词： SOI衬底、高对比度光栅、光学相控阵、激光雷达、光学天线
更新于2025-09-10 09:29:36
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应用纳米光子学 || 限制几何结构中的光波
摘要： 本章主题是电磁波在连续及复杂介质与结构中的传播、反射和衰逝现象，旨在介绍波动光学基础及其在新型纳米光子学概念中的应用。电磁波在正介电常数介质中传播，在介电常数突变处发生反射，在负介电常数金属中产生衰逝波。不同电介质的组合可实现波的约束、隧穿和能量存储，由此引出光子晶体概念。金属与电介质材料在纳米结构中的组合，既能实现如彩绘玻璃般的光学材料设计，又能形成入射场的高局域浓度，从而催生纳米等离子体学与光学天线概念。
关键词： 波动光学、光子晶体、光学天线、纳米光子学、电磁波、纳米等离子体激元学
更新于2025-09-09 09:28:46
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光学天线的发明——一段个人回忆
摘要： 本文主题是我从近场光学（NFO）显微镜到光学天线的研究历程，以及其在现代光学中的潜力。
关键词： 突破衍射极限、光学天线、量子点寿命、非线性效应、天线共振
更新于2025-09-09 09:28:46