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
基于法诺(Fano)共振传感特性, 提出了一种金属-介质-金属(MIM)波导耦合矩形腔结构, 目的是为了实现高灵敏度、高可靠性的折射率传感检测。通过耦合模理论和有限元数值模拟仿真, 分析了矩形腔中有无内嵌金属板两种结构的Fano透射光谱特征, 并且进一步优化了矩形腔内嵌金属板结构参数, 最后阐明了结构参数对其传感特性的内在影响。结果表明, 当入射光以TM模式入射到矩形谐振腔时, 会形成两个Fano模式共振峰: 第一种模式的品质因数(FOM)达9.4×104, 灵敏度为700nm/RIU; 第二种模式的FOM达8.4×103, 灵敏度为1200nm/RIU。研究结果表明此结构设计实现了双Fano峰检测, 同时各个模式品质因数都很高, 这为高性能微纳光学折射率传感器的设计提供了一定的理论参考依据。
耦合模理论 MIM波导 矩形腔 Fano共振 折射率传感 coupled-mode theory MIM waveguide rectangular cavity Fano resonance refractive index sensing
1 燕山大学电气工程学院测试计量技术及仪器河北省重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
3 河北先河环保科技股份有限公司, 河北 石家庄 050000
基于表面等离激元在亚波长结构的传播特性, 提出了一种含矩形腔的金属-介质-金属(MIM)波导与T型腔耦合的结构。T型腔形成的较窄离散态与矩形腔形成的较宽连续态相互耦合, 经过干涉相消形成Fano共振。采用耦合模理论, 分析了Fano共振的形成机理; 运用有限元分析法对该结构进行模拟仿真, 分析结构参数对其折射率传感特性的影响。结果表明, 经过结构参数的优化, 其优质因子可达6.04×104, 灵敏度为1120 nm/RIU, 该研究结果可为光子回路的集成及纳米级传感器的设计提供理论参考。
表面光学 表面等离子激元 波导 矩形腔 T型腔 Fano共振
1 烟台南山学院 数理部, 山东 烟台, 265713
2 潍坊科技学院 建筑工程学院, 山东 寿光, 262700
根据半经典闭合轨道理论研究了矩形腔对氢负离子的光剥离进程的影响, 利用反射定律分析矩形腔中与光剥离截面相联系的剥离电子运动的闭合轨道,推导出该体系下的光剥离截面公式, 在线性极化光的作用下, 研究了腔的尺寸对光剥离截面的影响, 并将其与麻志君等用量子力学方法研究的结果进行对比.结果表明: 矩形腔的存在及其大小对光剥离截面中由闭合轨道相联系的返回波与波源函数发生干涉引起的振荡有很大影响, 且振荡曲线随着矩形腔的尺寸变化明显; 当激光极化方向沿着x轴或者y轴时, 半经典方法与量子力学方法的结果一致, 当激光极化方向沿着z轴时, 由于矩形腔在z轴上对光剥离截面不作用, 采用半经典方法光剥离截面与无场的情况相同, 但是采用量子力学方法, 其结果中却出现振荡, 表明半经典方法研究此体系结果更准确.研究结果可对研究负离子光剥离以及外腔中的电子输运问题提供参考.
原子与分子物理学 光剥离 截面 闭合轨道理论 矩形腔 Atomic and molecular physics Photodetachment Cross section Closed orbits theory Rectangular cavity 光子学报
2016, 45(12): 1202002
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
