电子注激励微纳缝阵列耦合表面等离子体激元

提出了一种电子注激励表面等离子体激元（SPPs）的新机制。平行运动电子注首先激励微纳缝阵列上的仿表面等离子体激元（MSPPs）,以被激励的MSPPs为源耦合激励金属表面的相干可调的SPPs。数值计算与粒子模拟的结果表明该激励方式对于激励SPPs具有重大的优势。基于这种机制,SPPs能被距离金属表面任意远的电子注有效激励耦合。耦合激励的SPPs的衰减时间与被激励的MSPPs一致,其场幅值比同等条件下电子注直接激励的SPPs场幅值大两个数量级。因此,这种新的激励机制可能对SPPs的应用具有重大意义。     

一种通信波段强度比灵活可调的SPP分束器

提出了一种基于金属纳米线结构的等离子体分束器。该分束器由3条直纳米线和1条环形纳米线组成,具有1个输入端和2个输出端。在输入端注入圆偏振光,所激发的表面等离子体激元(SPP)沿纳米线向前传播。采用时域有限差分法分析了分束器两端光强度的辐射比值,结果表明,2个输出端的光强度之比受输入端与输出端及2个输出端之间夹角的调控效果较为明显。可以改变输出端与输入端的夹角,或者2个输出端之间的夹角来调节2个输出端的光强度之比。通过对结构参数的优化,在通信波长1310nm和1550nm实现了分束比可宽范围调整的等离子体分束器。这些特性显示了在未来光子器件集成和传感设备中的潜在应用。     

Ag—MgF_2弥散结构复合薄膜的光学吸收特性

金属纳米颗粒和电介质基体构成弥散结构复合薄膜,由于局域表面发生等离子体共振效应,复合薄膜在一定光谱范围内会出现吸收峰增强的现象,而金属颗粒体积分数是影响共振吸收峰位置和强度的关键因素.分别采用有效介质理论和时域有限差分法对复合薄膜的吸收特性进行计算,讨论改变掺混颗粒体积分数对薄膜吸收率的影响.研究得出,随着体积分数的增加,更易在可见光波段产生强吸收峰.这一研究结果有助于掌握弥散结构复合薄膜吸收特性的影响机理.     

金属颗粒对微小孔激光器增强透射的研究

制备了带有金属纳米颗粒结构的微小孔径垂直腔面发射激光器(NA-VCSEL)。当小孔和金属颗粒的直径分别为400 nm和100 nm时,其最大输出光功率达到了0.5 mW,比400 nm单个小孔的最大输出光功率提高了0.2 mW。实验和理论验证了金属纳米颗粒结构对NA-VCSEL输出光功率的增强作用。     

纳米棒结构表面等离子体波导的光传播特性研究

用时域有限差分方法(FDTD)研究了金属平行纳米棒和π型纳米结构表面等离子体(SPs)波导的光传播特性.在调制高斯脉冲平面波入射条件下,这两种纳米棒波导结构具有形状相似、大小不同的SPs瞬态激发光谱.在高数值孔径聚焦倏逝场入射条件下,π型纳米结构能够激发纵向SPs,使得它具有更均匀的局域场增强特性和更好的远场传播能力.     

非晶硅薄膜表面微纳结构制备及抗反射性能研究

为了对非晶硅薄膜表面改性,使其具有更好的抗反射性,将采用激光干涉光刻的方法,在非晶硅薄膜表面制备具有抗反射性能的微纳结构。首先搭建三光束激光干涉系统,使用波长为1064nm的Nd：YAG激光光源,使其在空间分布上接近旋转对称的三束光,对非晶硅薄膜进行干涉实验,然后用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）对激光刻蚀后的非晶硅薄膜表面结构特征参数进行检测,并使用反射率测量仪对改性后的非晶硅薄膜表面反射率进行测量,分析各参数对抗反射性能的影响。实验结果表明,随着能量逐步增加,光强分布周期没有发生改变,孔的直径、孔与孔之间的距离以及结构深度逐渐发生改变且呈线性分布,而非晶硅表面反射率逐步降低,最低达到10%。     

Si/SiO2周期性多层膜反射特性的FDTD数值模拟

Si/SiO2周期性多层膜是一种电介质型频率选择表面,它与金属型频率选择表面相比具有较小的吸收损耗。从介质波导理论出发,可以分析电介质型频率选择表面的反射与透射机理。与均匀介质层相比,介电常数呈周期变化的电介质层可能会激发出满足相位匹配条件k0sinθ=βg的导波模,从而在介质板的上表面与下表面辐射出与导波模具有相同波数的平面波。介质层上再辐射的平面波与上表面直接产生的反射波叠加便形成了总的反射场。当两种波相位相同时,就会增强总反射,否则反射将会减弱,并且透射波也会有相同的规律。采用周期结构时域有限差分方法可对一种Si/SiO2周期性多层膜的反射特性进行数值模拟,并计算出波长在1~100 mm微波波段的反射系数。计算结果表明,当入射角为45°时,入射波长在5,9,20 mm处具有很高的反射系数(均达到0.88以上)。因此,通过调整相关参数可以获得所需的频率选择表面。