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二维材料上TE和TM等离子体的色散关系中的非微扰非线性效应
摘要： 我们解析地获得了位于两个克尔型介电介质之间、具有反演对称性的非线性二维（2D）导电材料中横电（TE）和横磁（TM）表面等离极化激元的色散关系。为此，我们在准静电、弱耗散范围内使用麦克斯韦方程组。研究表明，由于周围介电材料的非线性，表面等离激元的波长和传播距离会减小。相比之下，二维材料非线性的影响取决于三阶电导率实部和虚部的符号。值得注意的是，若简单地将线性色散关系中的介电常数替换为非线性对应值来获取色散关系，其结果并不准确。我们将该分析应用于掺杂石墨烯的情况，并对表面等离激元波长和传播距离作出预测。
关键词： 麦克斯韦方程组、准静电区、弱耗散区、非线性二维材料、表面等离极化激元、掺杂石墨烯、克尔型电介质
更新于2025-09-23 15:21:21
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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）|| 金属-介质多层结构中的光可调法诺共振
摘要： 本文综述了金属-介质多层结构中法诺共振的最新研究进展。该多层结构中的法诺共振源于金属-介质界面支持的表面等离子体极化激元模式与三层介质系统支持的波导模式之间的耦合。衰减全反射光谱的电磁计算证实了实现法诺共振的可行性，且实验中确实观测到了预测的法诺共振。由于结构简单，该结构易于附加光功能特性。通过在波导层掺杂光功能染料分子，实现了通过光照调控法诺共振。
关键词： 法诺共振、光调谐、表面等离极化激元、波导模式、金属-介质多层结构
更新于2025-09-23 15:21:21
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基于氮化钛表面等离子体激元与平面波导模式耦合的高灵敏度生物传感器
摘要： 基于氮化钛（TiN）表面等离子体激元与平面波导模式耦合的高灵敏度生物传感器已构建完成；通过检测空气、水和干燥蛋清三种不同介质验证了其性能；所述传感器适用于折射率介于1.0至1.6之间的材料检测，尤其对折射率范围在1.3-1.6的生物相关材料（如含生物素和/或链霉亲和素的物质）具有检测价值。该传感器采用直流磁控溅射技术在D形蓝宝石棱镜平面沉积Nb?O?/SiO?/TiN多层结构制成。针对空气/TiN/棱镜及S/Nb?O?/SiO?/TiN/棱镜结构（S为待测样品或传感介质），采用Kretschmann构型完成了衰减全反射（ATR）实验。TiN/空气界面等离子体的ATR光谱显示，在36°至85°入射角范围内存在半高宽约40°的宽吸收带。对于S/Nb?O?/SiO?/TiN/棱镜结构，ATR光谱在宽等离子体吸收带内呈现与法诺共振相关的尖锐反射峰。法诺共振的角位置和半高宽强烈依赖于传感介质的折射率。通过传输矩阵法对ATR光谱进行拟合分析，同时发现角度灵敏度与品质因数随传感介质折射率的增加而提升。
关键词： 法诺共振、表面等离极化激元、平面波导
更新于2025-09-23 15:21:01
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混合等离子体波导中通过暗流氓波激发实现表面极化激元相位奇点与多模极化激元频率梳
摘要： 材料特性和输入场参数限制了非线性电磁场相互作用的可控性。由于这些非线性相互作用可用于产生强局域化的亮波与暗波（如非线性表面极化激元），改善这一限制至关重要。我们提出基于表面极化激元波导重构的改进方案，该方案能实现正交偏振耦合暗流氓波的激发、传播及相干调控。通过精细调节原子介质与超材料层界面处的激光场强度及其失谐量来实现控制机制。具体而言，我们利用与表面极化激元偏振调制不稳定性相匹配的可控电磁诱导透明窗口，产生与暗局域波相关的对称与非对称极化激元频率梳。该方法借助原子自散焦非线性和暗流氓波传播，获得产生相位奇点的充分条件。其理论基础在于建立了考虑原子介质与非线性表面极化激元波耦合所导致耗散与色散的模型。因此，该波导构型可作为双模极化激元频率梳发生器与高速相位旋转器，为纳米光子学和量子通信器件中的相位奇点应用开辟新途径。
关键词： 巨浪、表面等离极化激元、频率梳、等离激元波导、电磁诱导透明
更新于2025-09-23 15:21:01
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等离子体激元量子点纳米腔激光器：混合模式
摘要： 采用马卡提里方法对等离子体量子点（QD）激光器中的混合模式进行建模，并利用该模型研究模式特性。这些模式在传播常数为零时趋于截止点，而在较高光子能量下则转变为表面等离极化激元（SPPs）模式。该行为与介质波导中显示的波导模式不同。在等离子体共振时，混合模式恰好为一种模式：表面等离极化激元模式（理想电导体）。
关键词： 量子点、纳米激光器、混合模式、表面等离极化激元
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过阴极荧光研究六边形和短程有序等离子体纳米孔的场局域化
摘要： 等离子体纳米孔在纳米等离子体器件中备受关注，尤其作为生物传感平台时，纳米孔阵列能通过表面等离激元极化子高效增强和约束电磁场，提供灵敏的检测能力。在纳米孔阵列中，光学共振通常由孔间距（即相对于表面等离激元波长的周期性）决定。然而对于短程有序（SRO）阵列，局部孔间距存在变化，因此等离激元共振也随之改变。本研究采用阴极荧光技术探究SRO纳米孔的局域共振特性，并与六方有序纳米孔进行对比。阴极荧光光子图谱与共振峰分析表明：电场被约束在孔边缘区域，其共振特性既取决于孔间距也受其分布影响。这证实了电磁波的安德森局域化现象，显示出SRO纳米孔中存在局部增强的电磁态密度。
关键词： 安德森局域化、生物传感、阴极荧光、等离子体纳米孔、表面等离极化激元
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于金属-介质-金属结构和E7液晶阵列的可调输出功率比等离子体解复用器
摘要： 提出了一种新型可调谐等离子体解复用器，并通过有限元法（FEM）进行了数值研究。该器件由两个半纳米盘腔和两组E7液晶阵列构成，这些组件与三条金属-介质-金属（MDM）波导侧向耦合。该解复用器能将输入光分解为对应端口1（1310nm）和端口2（1550nm）的两路输出。端口1和端口2的品质因数分别为54.6和36，串扰值分别为-20.7dB和-29.9dB。显然，两个通道都具有高品质因数和低串扰特性。此外，E7液晶阵列在整个结构中起关键作用，通过调节施加电压可实现输出功率的成比例可调。这一新颖特性极大地拓展了解复用器的功能。利用液晶的电调谐双折射特性及其阵列结构，为实用化片上等离子体系统的实现开辟了新途径，该系统不仅可广泛应用于解复用器，还能用于纳米传感器、光分束器、滤波器、光开关、非线性光子器件及慢光器件等领域。
关键词： 片上等离子体系统、解复用器、表面等离极化激元（SPPs）、金属-介质-金属（MDM）波导
更新于2025-09-23 15:19:57
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表面等离子体极化激元：叠氮-炔环加成反应的一种新型引发方式
摘要： 等离子体催化近期在现代化学领域引发了极大关注。等离子体的应用为有机反应活化引入了全新的刺激手段，在保持光学能量集中于等离子体结构附近的同时，产生了光学近场增强效应和热电子注入。本研究首次提出利用金光栅支撑的表面等离极化激元波来引发叠氮-炔环加成反应（AAC）的新方法?；谡庖还瓜耄颐墙?-乙炔基苯重氮化合物功能化修饰于等离激元活性金光栅表面。随后，通过等离激元活化表面接枝的4-乙炔基苯基团，并与4-叠氮基苯甲酸发生点击反应。补充实验证实光子、加热及金属杂质均无潜在影响，从而确认了表面等离极化激元在AAC活化中的关键作用。为探究等离激元诱导的AAC反应机制，我们在光栅表面同时接枝了4-叠氮基苯基团（替代4-乙炔基苯基团）。对反应动力学的进一步精细评估表明：乙炔基团活化的AAC反应速率显著高于叠氮基团活化的情况。
关键词： 金栅格、叠氮炔环加成反应、表面改性、等离子体催化、表面等离极化激元
更新于2025-09-22 19:12:43
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[IEEE 2018年国际光电器件数值模拟会议(NUSOD) - 中国香港 (2018.11.5-2018.11.9)] 2018年国际光电器件数值模拟会议(NUSOD) - 强磁场中二维材料表面等离极化激元的散射
摘要： 基于波光学和等离子体模型框架，通过解析方法研究了磁场对二维材料器件中表面等离极化激元散射效应的影响。通过考虑等离激元力学并直接求解电子气运动方程，给出了磁散射的理论解释及相关公式。同时采用一阶近似计算结果展示了磁散射现象。
关键词： 二维材料、磁场散射、解析方法、表面等离极化激元
更新于2025-09-22 22:53:04
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用于光环网片上系统的混合光电-等离子体电光调制器
摘要： 光子片上网络（ONoC）中最关键的组件之一是电光调制器。马赫-曾德尔调制器和微环谐振器电光调制器在ONoC中应用广泛，但传统硅基调制器存在尺寸大、调制速率低且热稳定性不足的问题。本文提出一种基于表面等离子体激元（SPP）的新型电光调制器，采用氧化铟锡（ITO）作为导电透明氧化物（TCO）材料。该调制光信号适用于光学环片上网络（ORNoC）等架构的ONoC系统。当波长为1550 nm时，平均耦合效率超过70%，电光调制器消光比达-14.1 dB，插入损耗为2.1 dB。此外，调制器尺寸小于8.50 μm×1.6 μm，调制工作带宽高达0.7171 Tbit/S；采用波分复用（WDM）模式时工作带宽可达2.1 Tbit/S，每比特能耗（E）为5.7211 fJ/bit。所有结果均通过3D-FDTD仿真软件与MATLAB获得。
关键词： 电光调制器、ORNoC、片上光网络、透明导电氧化物、表面等离极化激元
更新于2025-09-19 17:13:59