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双层等离子体沟槽多重共振模式用于传感应用的数值研究
摘要： 通过数值模拟方法理论构建了一种具有双层金属槽的高性能多共振等离子体传感器，该结构引入了聚甲基丙烯酸甲酯槽。斜入射时可产生多个共振波长，且不同入射角度下用于传感检测的共振模式数量与特征各异。具体而言，在30°入射角时，反射光谱呈现两个共振凹陷，其中1066纳米波长的凹陷具有极窄线宽（约4.5纳米）和高达111.11的品质因数。随着入射角增大，电偶极模式逐渐减弱，但表面等离子体共振与腔体共振模式增强。因此在65°入射角时，反射光谱可产生三个用于传感的共振凹陷，实现三通道传感测量。这种双层等离子体槽在先进生化表面等离激元测量领域具有应用潜力。
关键词： 双层等离子体凹槽、表面等离子体激元、多共振传感
更新于2025-09-23 15:19:57
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具有隔离泵浦光波导和数据光波导以及包含纳米银条的矩形腔的紧凑型低功耗全光表面等离子体开关
摘要： 本文提出了一种基于新型拓扑结构的等离激元全光开关。该结构由一个矩形腔体与两条交叉波导耦合构成。在矩形腔体内插入若干具有锥形图案的银条，从而在数据信号的传输光谱中形成陡峭边缘。腔体与波导内填充具有高克尔型非线性的非线性绝缘材料。垂直与水平波导分别用于传输数据信号与泵浦信号。当同时施加数据信号和泵浦信号时，克尔材料的折射率发生变化，从而触发开关机制。为数据信号与泵浦信号分配不同路径可实现二者间的理想隔离。该开关通过时域有限差分（FDTD）方法进行数值模拟，为验证FDTD仿真结果，还采用传输线法分析了基础开关结构。其显著特征包括：紧凑尺寸（考虑两个不同输入端口）、低泵浦强度、结构简单、对称结构、良好隔离度及高对比度。因此，该结构有望应用于复杂集成光路。
关键词： 表面等离子体激元、传输线法、金属-绝缘体-金属波导、全光开关、克尔效应、金属条带
更新于2025-09-23 15:19:57
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钙钛矿量子点中的低阈值受激发射：室温下表面等离激元极化子诱导的单激子光学增益
摘要： 胶体钙钛矿量子点是溶液可加工激光器的候选材料，尽管半导体中的受激辐射通常发生在多激子态。由于半导体量子点的量子限域效应，非辐射复合跃迁主导着多激子的弛豫过程。因此，在单激子态实现钙钛矿量子点的低阈值受激辐射具有重要意义。本文表明，通过采用局域增强电场可部分解决该问题。利用金属表面等离子体共振能量转移效应，我们证明了由局域表面等离子体诱导产生的新耦合能级使光学增益阈值显著降低，并在室温下于胶体钙钛矿量子点中实现了单激子态的光学增益。同时，我们将放大自发辐射阈值降低了四倍以上。这为进一步设计低阈值受激辐射胶体纳米晶激光器乃至提升其能量转换效率提供了新思路。
关键词： 表面等离子体激元、受激发射、光学增益、室温、钙钛矿量子点
更新于2025-09-23 15:19:57
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具有伞形谐振器并与金属挡板耦合的MIM波导中的多重法诺共振用于折射率传感
摘要： 基于表面等离子体激元（SPPs）亚波长结构的多法诺共振特性，提出了一种耦合半圆形腔与十字形腔的单挡板金属-绝缘体-金属（MIM）波导。两个谐振器形成的孤立态与金属挡板构成的宽连续态模式相互干涉，可独立产生能调谐至五种不同模式的法诺共振?；诙嗄８缮骜詈夏＠砺郏∕ICMT）分析了法诺共振的形成机制，并采用有限元法（FEM）与MICMT对该结构的透射光谱进行仿真，研究结构参数对折射率传感特性的影响。FEM仿真计算的透射响应与MICMT理论结果高度吻合。结果表明：优化结构参数后，品质因数（FOM）可达193，超高灵敏度达1600nm/RIU，这为未来设计基于SPPs波导的高性能、高灵敏度折射率传感器以实现高密度光子集成提供了理论依据。
关键词： MIM波导、表面等离子体激元、有限元法、法诺共振
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于H型光纤中长程表面等离子体激元激发的超高灵敏度折射率传感器
摘要： 本文提出并数值分析了一种基于H型微结构光纤对称介质-金属-介质波导（DMDW）长程表面等离子体共振的高灵敏度折射率（RI）传感器新设计。从理论上研究了DMDW几何与光学特性对传感器性能的影响，评估了1.33至1.39大范围折射率分析物以探究该结构的传感特性。结果表明：DMDW增强了光纤纤芯模式与等离子体模式的耦合，最优构型展现出27纳米的半高全宽、接近1.3×10??的分辨率、7540纳米/折射率单位的高灵敏度及280折射率单位?1的品质因数。此外，当侧孔内壁沉积不同DMDW时，该器件还具有多分析物传感和自参考潜力。所提出的传感器结构简单且具有极具竞争力的传感参数，证明该器件是极具前景的替代方案，可广泛应用于多个领域。
关键词： 光纤传感器，表面等离子体激元（SPP），表面等离子体共振，光波导，折射率（RI）传感器
更新于2025-09-23 15:19:57
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[2018年IEEE国际计算电磁学会议(ICCEM) - 成都(2018.3.26-2018.3.28)] 2018年IEEE国际计算电磁学会议(ICCEM) - 双层石墨烯带阵列超表面表面等离子体色散理论研究
摘要： 石墨烯表面等离激元极化激元（SPP）凭借其优异特性，为开发从太赫兹到光频谱范围的一系列新型光子、等离激元及光电器件提供了极具前景的平台。本文提出一种新型石墨烯超表面——由介质间隙分隔的双层石墨烯条带阵列。通过模态展开法研究了该结构上SPP模式的一般色散理论。通过求解不同区域的场表达式并采用合适的周期边界条件，首次获得了双层石墨烯条带阵列上SPP模式的解析色散表达式?；诖私峁山岷鲜┎问虢峁共问扑惴治鯯PP的色散特性和传播损耗。这种双层石墨烯条带阵列超表面上的SPP模式，为开发低损耗亚波长等离激元波导、平面反射器及增强型太赫兹辐射源开辟了新途径。
关键词： 表面等离子体激元、双层石墨烯带阵列、周期性边界、色散理论
更新于2025-09-23 04:47:18
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通过匹配纳米天线对复制等离激元热点以实现远程纳米间隙增强光谱
摘要： 等离子体纳米天线能够在纳米尺度上可逆地实现自由空间辐射与局域模式的相互转换。然而，通过激光束对单个纳米天线进行光学探测时，总会伴随干扰性背景扰动和加热效应。远程光谱技术是克服这些影响的有效途径。本研究展示了一种采用匹配纳米天线对的激发-收集分离增强光谱技术：接收天线与发射天线在几何上相互分离，但通过金属膜上的传播表面等离激元极化子（SPPs）实现桥接。接收天线采用镜面支撑的银纳米线结构，确保了高效的光-等离激元转换效率；发射天线由镜面支撑的银纳米立方体构成，其阻抗与自由空间光子及传播SPPs相匹配。作为原理验证，我们实现了高信噪比的远程表面增强拉曼散射。这种匹配纳米天线对可应用于量子发射体的远程纠缠、生化检测或光互连等领域。
关键词： 表面等离子体激元、定向发射、远程光谱学、纳米天线、镜面上的纳米粒子
更新于2025-09-19 17:13:59
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具有增强可调性的等离子体干涉仪中的超快纳米级光学开关
摘要： 设计了一种基于等离子体金属-绝缘体-金属（MIM）波导和马赫-曾德尔（MZ）干涉仪的全光开关。为实现全光有源开关，在其中一条臂引入了具有强度依赖折射率的非线性材料。除研究典型MZ结构外，我们还探讨了MZ臂厚度和间距不等的不对称情形。采用精细三角网格的有限元法（FEM）进行仿真，给出了有无泵浦场时的开关状态结果。几何色散研究表明该结构在太赫兹频段特定频率具有可调谐性。最后证明，引入不对称臂能提升所设计超快纳米级开关的可调谐性，表明其在集成光路中具有应用潜力。
关键词： 非线性光学器件、马赫-曾德尔干涉仪、表面等离子体激元、等离子体开关
更新于2025-09-16 10:30:52
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用于表面等离子体激元、滤波和传感应用的层状太赫兹波导
摘要： 本文提出了一种五层结构太赫兹波导理论。研究了这些波导中改进型和混合型太赫兹表面等离子体激元（SPPs）的特性，详细分析了各层材料对传输模式的影响，并探讨了其反谐振反射机制。针对同一波导中TM模式低损耗传输而TE模式高损耗传输的特性，分别分析了TM模与TE模的模式特性，提出了TE模滤波器应用方案。该波导的模式特性还具有实用的传感器应用价值：研究发现TE1模式的低截止频率对介质板折射率具有灵敏度（S），当n2=1.5、w=0且t=0.1mm时，最高灵敏度可达666.7GHz/RIU。这些研究成果对设计实用的太赫兹SPPs器件、滤波器及传感器具有重要应用价值。
关键词： 传感器、太赫兹波导、表面等离子体激元、滤波器
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2019年第十三届人工材料新波现象国际会议（超材料） - 意大利罗马（2019.9.16-2019.9.21）] 2019年第十三届人工材料新波现象国际会议（超材料） - 基于基板集成波导结构色散诱导类表面等离子体激元传播的双工器
摘要： 本文提出了一种基于基片集成波导（SIW）中类表面等离子体激元（SPP）传播的新型双工器。该双工器由两个双层SIW滤波器构成，其层结构在特定频段内具有相反符号的有效介电常数，从而实现类SPP传播效应，进而在目标频段形成通带与阻带。该双工器工作于2.4/2.6 GHz频段，具有高性能、低剖面及低成本的结构特点。
关键词： 微波元件、类表面等离子体激元传播、基片集成波导、双工器、表面等离子体激元
更新于2025-09-16 10:30:52