1 桂林电子科技大学广西精密导航技术与应用重点实验室, 广西 桂林 541004
2 广西信息科技实验中心, 广西 桂林 541004
3 桂林电子科技大学计算机与信息安全学院, 广西 桂林 541004
提出了一种由左右、上下对称的一大一小圆弧组成的金属圆弧孔阵列结构。利用该结构形成的法布里-珀罗腔来加强表面等离激元的耦合作用,以获得较好的强透射现象;同时研究了基于该现象的折射率传感特性。采用有限时域差分法研究了该孔阵列结构中大小圆弧孔的半径、两圆弧的圆心距和阵列周期对强透射现象的影响。研究发现,当大圆弧半径为95 nm、小圆弧半径为70 nm、两圆弧的圆心距为100 nm、周期为425 nm时,该结构具有较好的强透射现象,其灵敏度为279 nm/RIU,为下一代高性能微纳米等离子体传感器的设计提供了理论参考。
表面光学 折射率传感特性 有限时域差分法 金属圆弧孔阵列 强透射 法布里-珀罗腔 表面等离激元
1 桂林电子科技大学广西精密导航技术与应用重点实验室, 广西 桂林 541004
2 广西信息科技实验中心, 广西 桂林 541004
3 桂林电子科技大学计算机与信息安全学院, 广西 桂林 541004
提出了一种基于微腔耦合结构的等离子体弯曲波导新型滤波器,该滤波器由两个直角波导和一个矩形谐振腔组成,光通过该结构会激发表面等离子体激元(SPPs)。采用时域有限差分(FDTD)法研究了此结构SPPs的传播特性。结果表明,相比于传统的直波导结构,由于其会引发双边耦合效应,这种单微腔弯曲波导结构产生了更强烈的共振作用,其耦合效率也得到了进一步的提高。数值仿真结果表明,通过改变谐振腔的腔长,也可达到线性调节滤波器共振波长的目的。此外,在上述设计思路的基础上还提出了一种双微腔结构,此结构由一个弯曲波导与左右两个谐振腔组成,其可利用两个微腔透射波的叠加作用,产生动态可调控的等离子诱导透明效应。
集成光学 表面等离子体激元 时域有限差分方法 耦合效应 电磁诱导透明 光学学报
2017, 37(12): 1213001
Author Affiliations
Abstract
1 Center of Material Science, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 State Key Laboratory on Advanced Optical Communication Systems and Networks, Peking University, Beijing 100871, China
An integrated, tunable spectrometer based on a silicon-on-sapphire platform is designed at wavelengths of 2.29–2.35 μm. Its pivotal component is a 4.7 μm-radius ring resonator on a graphene monolayer. Its full width at half-maximum and free spectral range are ～1.5 and ～45 nm, respectively, as found through a numerical simulation and theoretical computation. Sixteen characteristic peaks are obtained by tuning the Fermi level of graphene. The gap between the ring and waveguides is increased by 0.5 μm to increase the resolution, and though this can drastically reduce the transmission rate, an upper sapphire layer maintains light to the drop port.
130.7408 Wavelength filtering devices 130.3120 Integrated optics devices 130.3990 Micro-optical devices 140.4780 Optical resonators Chinese Optics Letters
2016, 14(10): 101301
1 桂林电子科技大学 1. 信息与通信学院
2 2. 广西信息科学实验中心
3 广西高校图像图形智能处理重点实验室, 广西 桂林 541004
采用有限时域差分(FDTD)法研究了内置金属/电介质同心圆柱结构的材料属性、半径及其相对高度对金属孔阵列强透射特性的影响。发现该结构与内置单一金属、单一电介质和电介质/金属三种不同的同心圆柱结构相比较, 光的透射性能得到显著的增强; 这种内置金属/电介质同心圆柱结构具有进一步增强表面等离激元与局域表面等离激元共振耦合作用。结果表明, 金属、电介质的材料属性对强透射特性影响明显, 当金属圆柱为Au、电介质圆柱折射率较小时, 其透射性能较好; 圆柱半径是影响透射率与共振峰位置的主要因素, 半径越大, 共振峰红移越明显, 但其透射率先增大而后持续减小。同时, 金属/电介质圆柱的相对高度也影响透射率大小, 当金属圆柱高度为60nm时, 其透射性能较好。
表面光学 金属孔阵列 金属/电介质同心圆柱 时域有限差分法 强透射特性 surface optics metallic hole array metal/dielectric concentric cylinder FDTD extraordinary transmission property
1 桂林电子科技大学信息与通信学院, 广西 桂林 541004
2 桂林电子科技大学计算机科学与工程学院, 广西 桂林 541004
3 广西信息科学实验中心, 广西 桂林 541004
采用有限时域差分法，研究了内嵌金属块长度与夹缝宽度对金属绝缘体金属波导结构的光透射特性的影响。研究发现，此结构相比较于单一直波导而言，出现了一个很明显的透射峰。并且当金属块的长度较大时，其与波导上表面的金属之间形成的夹缝会构成法布里珀罗腔，高阶共振模式被激发，能量在腔内不断谐振，从而产生多个不断衰减的共振峰。同时，提出了一种基于内嵌双金属块结构的表面等离激元带通滤波器，此滤波器在共振峰以外波段的透射率可以下降为0，且其共振波长可以通过改变金属块的长度等参数进行调节。
表面光学 表面等离激元 滤波器 有限时域差分法 金属绝缘体金属波导 激光与光电子学进展
2016, 53(9): 092401
1 桂林电子科技大学1. 信息与通信学院 广西信息科学实验中心
2 计算机科学与工程学院, 桂林 541004
采用时域有限差分法研究了内嵌镜像对称矩形腔长度、宽度及其位置对楔形金属狭缝阵列结构透射特性的影响。研究发现, 采用此结构形成的光子晶体结构所产生的能带可以调控禁带, 不仅在短波长范围存在明显的传输禁带, 而且在长波长范围具有较好的增强透射, 表明这种内嵌镜像对称矩形腔进一步破坏了类法布里-珀罗腔共振条件, 更有利于短波长范围表面等离激元能量局域在腔内, 同时提高长波长范围的透射率。矩形腔位置是影响传输禁带和透射特性的主要因素, 其越接近中心位置, 禁带越宽, 透射率越高; 矩形腔厚度主要影响禁带宽度, 厚度为140nm时, 禁带宽度可达236nm; 矩形腔长度主要影响透射特性, 长度为260nm时, 透射率可达95%。
表面光学 镜像对称矩形腔 楔形金属狭缝阵列 时域有限差分法 增强透射 optics at surfaces mirror symmetric rectangular cavities wedge-shape metallic slits array finite-difference time-domain method enhanced transmission
1 桂林电子科技大学 a.信息与通信学院
2 桂林电子科技大学 b. 计算机科学与工程学院，广西桂林 541004
3 广西信息科学实验中心，广西桂林 541004
采用时域有限差分方法研究了纳米狭缝的宽度，圆孔半径、矩形的长和宽对纳米狭缝耦合金属圆 -矩形复合孔阵列结构增强光透射特性的影响。研究发现该结构与圆孔阵列、圆 -矩形复合孔阵列两种结构相比较，光的透射率得到了显著的增加，这表明本文提出的纳米狭缝耦合金属圆 -矩形复合孔阵列结构中的表面等离激元和局域表面等离激元两种模式相互耦合起了关键作用。纳米狭缝宽度是影响光透射的主要因素，纳米狭缝宽度为 55 nm时，透射率达到 89%，半宽度达 129 nm；圆孔半径、矩形孔的长和宽、周围环境介电常数等参数也影响透射率与共振峰位置：随着圆孔半径、矩形孔宽度的增大，透射率明显增强，同时共振峰蓝移；随着矩形孔长度和周围环境介电常数的增加，共振峰有规律的红移。
物理光学 表面等离激元 增强光透射 纳米狭缝 纳米孔阵列 时域有限差分 physical optics surface plasmon polaritons traordinary optical transmission nano-slit nanohole array finite-difference time-domain method
