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范德瓦尔斯异质结构中的电子量子超材料
摘要： 近几十年来，科学家已开发出制造特征尺寸小于光波长的合成周期性阵列的技术。当这些结构经过适当设计时，电磁辐射能以非常规方式被调控，从而产生通过纳米级结构直接控制功能的光学超材料。自然界也采用了类似技术——例如蝴蝶翅膀的独特色彩——来操控光子通过纳米级周期性组装体时的传播。本文重点探讨在电子波长及更小尺度上对电子物质进行人工结构设计的诱人潜力，这为具有非常规响应的新型合成量子超材料开辟了新途径。随着原子层异质结构堆叠（如机械拾取/转移组装）等实验技术的发展，可在小于特征电子长度尺度（如电子波长、屏蔽长度和电子平均自由程）的距离上轻松调控原子级对准与结构。然而电子超材料有望展现出比传统光学超材料技术更丰富的行为类别，这是因为与几乎不相互作用的电磁波不同，亚波长结构超材料中的带电电子会强烈相互作用，从而可预期产生大量涌现现象并设计出全新类别的相互作用量子超材料。
关键词： 范德华异质结构、纳米尺度结构、电子物质、电子量子超材料、光学超材料
更新于2025-09-23 15:21:01
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利用exp(??Φ(ξ))展开法研究含光学超材料非线性定向耦合器中的孤子
摘要： 本文研究了由超材料构成的光学耦合器中的孤子。考虑了双芯和多芯耦合器。通过exp(?Φ(ξ))展开方案对四种非线性形式（克尔定律、幂律、抛物线定律和双幂律）进行研究。该算法恢复了奇异孤子和组合孤子解。
关键词： 孤子，exp(? ?(ξ))展开法，光学超材料，光耦合器
更新于2025-09-23 15:21:01
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[IEEE 2019年国际智能系统与创新技术会议(ICSSIT) - 印度蒂鲁内尔维利(2019.11.27-2019.11.29)] 2019年国际智能系统与创新技术会议(ICSSIT) - 基于光伏的微电网系统采用优化模糊控制器与有源电力滤波器的电能质量提升研究
摘要： 我们研究了以密集排列的有源微柱阵列作为增益介质的太赫兹量子级联激光器。根据这些微柱尺寸与发射波长的相对关系，识别出不同的光学工作模式：当微柱尺寸与发射波长相当时，会形成光子晶体谐振腔，在光子能带结构的高对称点处观察到单模发射。通过分析具有低群速度和微柱内电场能量强局域特性的本征模式的增益增强效应，研究了优势激光模式的筛选机制。亚波长微柱阵列构成光子超材料，可采用有效介质近似进行描述。与块体激光脊类似，该阵列形成了由阵列边界定义的法布里-珀罗谐振腔。根据纵模间距，我们推导出微柱介质的有效群折射率。研究还探讨了实现亚波长微柱及纳米线阵列太赫兹量子级联激光器时，在最小填充因子和波导损耗方面的限制因素。
关键词： 光学超材料、太赫兹、光波导、光子晶体、量子级联激光器
更新于2025-09-23 15:19:57
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[2019年IEEE第八届先进光电子学与激光国际会议(CAOL) - 保加利亚索佐波尔 (2019.9.6-2019.9.8)] 2019年IEEE第八届先进光电子学与激光国际会议(CAOL) - 前葡萄膜炎的治疗
摘要： 我们研究了以密集排列的有源微柱阵列作为增益介质的太赫兹量子级联激光器。根据这些微柱尺寸与发射波长的相对关系，识别出不同的光学工作模式：当微柱尺寸与发射波长相当时，会形成光子晶体谐振腔，在光子能带结构的高对称点处观察到单模发射。通过分析具有低群速度且电场能量在微柱中具有强模式限制的本征模的增益增强效应，研究了优势激光模式的筛选机制。亚波长微柱阵列构成光子超材料，可采用有效介质近似进行描述。与体激光脊类似，该阵列形成由阵列边界定义的法布里-珀罗谐振腔。根据纵模间距推导出微柱介质的有效群折射率，并探究了实现亚波长微柱及纳米线阵列太赫兹量子级联激光器时最小填充因子和波导损耗的限制因素。
关键词： 光子晶体、太赫兹、光波导、光学超材料、量子级联激光器
更新于2025-09-16 10:30:52
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具有明确纳米间隙间隔的等离子体纳米粒子二聚体阵列
摘要： 等离激元分子是金属纳米结构的构建单元，能产生与分子体系相似的有趣光学现象。由于缺乏能在宏观尺度上控制等离激元原子结构的合适制备方法，目前尚无法实现具有纳米级精度的等离激元杂化结构与分子设计，从而制约了其在光学超材料和传感领域的应用。本研究展示了一种晶圆级"免光刻"并行制备方案，可精确调控纳米间隙等离激元超分子的尺寸、形貌、材质与取向。我们通过该方法实现了对整个可见光波段耦合共振的调控?；诼尤肷湮锢砥喑粱胩荻日诒蔚闹票讣际?，可在晶圆范围内调控关键参数，因而特别适合潜在结构的筛选。最终获得数十亿个排列整齐的二聚体结构，其光谱特性在晶圆范围内呈现可控变化。通过对金二聚体结构的等离激元共振进行光谱测绘，证实其不仅与数值模拟光谱高度吻合，在环境条件下至少一年内仍保持功能稳定。
关键词： 掠射角沉积、晶圆级纳米制造、非对称阴影、纳米光子学、光学超材料、可扩展等离子体技术
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于闭合双极电化学的可调谐光学超材料传感器
摘要： 得益于制造空间周期性亚波长结构以调控可见光波段辐射行为的纳米级加工技术的普及，光学超材料正受到日益广泛的关注。本研究开发并表征了一种基于大面积低成本纳米孔超材料光学响应函数电化学调谐的化学传感方法（工作波长覆盖可见光至近红外波段）。通过纳米球光刻技术在金膜上制备有序亚波长孔阵列，其孔间距由制备过程中聚苯乙烯纳米球的尺寸决定。后续可通过双电极闭合双极电化学（CBE）电池体系，以纳米孔薄膜作为工作电极电沉积异质金属银，从而在保持原始图案决定的孔间距不变前提下，实现透射光谱的可调谐偏移——该过程会改变孔径尺寸、薄膜厚度及组分构成。恒电流条件下获取的光学透射谱可表示为初始谱与最终（饱和）谱的线性组合，所得响应函数相对于沉积电荷量（或金属量）呈现S型曲线特征?；诟眉芄?，我们进一步构建了基于CBE的双电池分析物-报告器装置，实现了模型分析物的光学库仑滴定，从而拓展了CBE基传感器的功能。增大分析物电池的暴露电极面积可提升器件响应，而调节电路电阻能平衡灵敏度与动态范围的关系。相比CBE电致变色报告器电池，这类可调谐纳米孔超材料在μM至nM浓度范围内展现出更高灵敏度，为CBE基化学传感器的发展及低成本即时诊断设备应用开辟了新途径。
关键词： 纳米球光刻、电沉积、闭合双极电化学、化学传感、光学超材料
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于ETEM和IGEM方法研究具有反立方非线性光学超材料中的孤子
摘要： 本文研究了具有反立方非线性的光学超材料中的孤子扰动问题。方法：提出了两种积分方法，即扩展试验方程法（ETEM）和改进的G'/G展开法（IGEM）。结果：得到了亮孤子、暗孤子和奇异孤子解，并论证了这些孤子在超材料中的存在条件。借助Maple软件包程序验证了所有解均满足对应方程。结论：最终认为所采用的方法比其他方法更稳健高效，本文获得的解有助于理解光学超材料中孤波的变化规律。
关键词： 孤子、扩展试验方程法、反立方非线性、改进的G'/G展开法、光学超材料
更新于2025-09-10 09:29:36