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矢量光场与激光焦场定制 被引量:1
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作者 陈建 詹其文 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期37-50,共14页
概述了矢量光场的基本理论及常见的生成方法,详细介绍了基于空间光调制器的矢量光场生成系统及性能改善方法。回顾了强聚焦下的矢量衍射理论,重点介绍了激光焦场强度分布、偏振指向及自旋指向的定制方法;介绍了定制焦场在显微成像、定... 概述了矢量光场的基本理论及常见的生成方法,详细介绍了基于空间光调制器的矢量光场生成系统及性能改善方法。回顾了强聚焦下的矢量衍射理论,重点介绍了激光焦场强度分布、偏振指向及自旋指向的定制方法;介绍了定制焦场在显微成像、定向耦合等方面的应用。 展开更多
关键词 物理光学 偏振态 矢量光场 焦场定制 矢量衍射 光学
硅基微环腔相关光子对光源输出特性研究
2
作者 李克超 杨林 +3 位作者 郭凯 曲小飞 曹毅宁 王俊华 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期732-737,共6页
硅基微环腔的结构参数、半导体特性和工艺形貌会对相关光子对输出重复频率产生重要影响。将晶体硅非线性损耗计入输出重复频率的仿真计算,推导出全通型硅基微环腔自发四波混频效应模型,并利用该模型研究了全通型硅基微环腔品质因数、微... 硅基微环腔的结构参数、半导体特性和工艺形貌会对相关光子对输出重复频率产生重要影响。将晶体硅非线性损耗计入输出重复频率的仿真计算,推导出全通型硅基微环腔自发四波混频效应模型,并利用该模型研究了全通型硅基微环腔品质因数、微环腔半径、晶体硅自由载流子寿命等参数对输出重复频率的影响.结果表明,当外品质因数取值5×10~4,抽运功率达到15 mW且继续升高时,输出重复频率反而降低;理想情况下微环腔半径越小,输出重复频率越高;对硅基微环腔相关光子对光源而言,提高输出重复频率的首选方案是降低自由载流子寿命。 展开更多
关键词 光学 硅基环腔 自发四波混频效应 相关光子对光源 品质因数
不同尺寸硅纳米球复合二聚体的荧光增强
3
作者 米智 李宁 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期513-520,共8页
在微纳光学中,利用具有独特光学性质的微纳结构来实现荧光物质的发光增强是一种较为普遍的方法。为了提高量子点(QDs)的发光效率,提出了一种由两个尺寸不同的硅纳米球组成的二聚体结构。通过时域有限差分法(FDTD),从量子产率增强和荧光... 在微纳光学中,利用具有独特光学性质的微纳结构来实现荧光物质的发光增强是一种较为普遍的方法。为了提高量子点(QDs)的发光效率,提出了一种由两个尺寸不同的硅纳米球组成的二聚体结构。通过时域有限差分法(FDTD),从量子产率增强和荧光激发率增强方面研究了硅纳米球二聚体对荧光的增强作用。结果表明,尺寸不同的两个硅纳米球组成的二聚体可以较大地提高CdSe量子点的发光强度。当两个硅纳米球具有较小的直径以及较小的间隔时,量子点的量子产率和荧光激发率都可以得到更大的增强。特别地,当两个硅纳米球的直径都是100 nm,间隔为10 nm时,CdSe量子点的荧光强度可以得到大约209倍的增强。研究结果对高性能量子点光致发光器件的设计和开发有一定的指导意义。 展开更多
关键词 光学 硅二聚体 时域有限差分法 量子点 荧光增强
金属-介质-金属三棱柱结构超表面中的磁电耦合
4
作者 倪赛健 王晗 +2 位作者 王勇 鲁拥华 王沛 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期532-538,共7页
基于亚波长纳米单元(超原子)的超表面结构革新并极大丰富了光场调控技术,从理论上研究并设计具有独特性质和功能的超表面结构在光场调控研究中具有重要价值。利用极化率张量理论计算了对称和非对称金属-介质-金属(MDM)正三棱柱超原子的... 基于亚波长纳米单元(超原子)的超表面结构革新并极大丰富了光场调控技术,从理论上研究并设计具有独特性质和功能的超表面结构在光场调控研究中具有重要价值。利用极化率张量理论计算了对称和非对称金属-介质-金属(MDM)正三棱柱超原子的诱导电响应、磁响应、磁电响应和电磁响应,设计出偏振无关的周期性MDM正三棱柱超表面,分别通过时域有限差分(FDTD)仿真模拟和理论计算的方法得到MDM超表面的透射谱和反射谱,两者能符合得很好。并发现对称超表面结构的反射谱对入射光传播方向不敏感,而非对称超表面结构的反射谱在共振频率附近对入射光传播方向有依赖。研究结果对利用不对称超原子设计具有任意反射系数的超表面具有指导作用。 展开更多
关键词 光学 反射率差 极化率张量 超表面 共振
利用高阶厄米-高斯光束实现表面等离子体的非对称激发
5
作者 徐慧梅 臧天阳 +1 位作者 鲁拥华 王沛 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期545-551,共7页
通过数值模拟研究了基模高斯光场(HG00)和高阶厄米-高斯光场(HG10)与亚波长单金属狭缝之间的相互作用。发现在相同的错位耦合下,HG10光场可以获得明显的表面等离子体(SPP)非对称激发。在此基础上提出了亚波长金属狭缝对结构。数值模拟显... 通过数值模拟研究了基模高斯光场(HG00)和高阶厄米-高斯光场(HG10)与亚波长单金属狭缝之间的相互作用。发现在相同的错位耦合下,HG10光场可以获得明显的表面等离子体(SPP)非对称激发。在此基础上提出了亚波长金属狭缝对结构。数值模拟显示,HG10模场与亚波长金属狭缝对在适当的错位耦合下可以获得更加显著的SPP非对称激发效应.通过优化双狭缝间距和入射光波长,最大分束比达到2.6。设计优化过程中采用时域有限差分法进行数值模拟。金属狭缝结构简单易制备,且SPP的非对称激发具有动态可调的特性,在微纳光子集成和纳米测量方面具有潜在的应用价值。 展开更多
关键词 光学 表面等离子体 非对称激发 动态调控 时域有限差分法
“微纳光学”专栏序言 预览
6
作者 仇旻 李强 陈沁 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期10-11,共2页
微纳光学是光学与纳米技术有机结合产生的一个新兴研究方向,既承载了传统光学在亚波长尺度下的科学延伸,又借助光学平台推动纳米技术的实质化创新发展,在信息传输与处理、光能源利用、生化检测、高端制造技术和国防等领域都有广泛的应... 微纳光学是光学与纳米技术有机结合产生的一个新兴研究方向,既承载了传统光学在亚波长尺度下的科学延伸,又借助光学平台推动纳米技术的实质化创新发展,在信息传输与处理、光能源利用、生化检测、高端制造技术和国防等领域都有广泛的应用前景,是当前光学研究的前沿和纳米科技发展的重要分支。 展开更多
关键词 光学 米技术
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径向偏振光束激发的金属纳米球-纳米圆盘间隙模式等离激元共振光谱特性研究 预览
7
作者 李梦君 方晖 +1 位作者 李小明 袁小聪 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期8-13,共6页
提出了一种可用于表面增强拉曼测量的基于金属纳米圆盘上方放置金属纳米球颗粒构成的金属纳米结构,其在径向偏振光束激发下,由于金属纳米圆盘的呼吸模式表面等离激元共振的作用,可以形成纵向电场有效增强的间隙模式等离激元共振。对此... 提出了一种可用于表面增强拉曼测量的基于金属纳米圆盘上方放置金属纳米球颗粒构成的金属纳米结构,其在径向偏振光束激发下,由于金属纳米圆盘的呼吸模式表面等离激元共振的作用,可以形成纵向电场有效增强的间隙模式等离激元共振。对此进行了有限元模拟计算研究,计算结果证明该间隙模式的纵向电场分量相对于径向偏振入射光的有效激发横向电场分量增强了100倍以上。为了更清晰地展现这种新型纳米结构的光谱特性以及表面电场分布特征,同时对单个金属纳米圆盘,单个金属纳米球,金属薄膜,金属纳米球-金属薄膜这几种纳米结构在同一个模拟计算框架下进行了计算以及比较分析。由于可以把金属纳米球类比为金属探针的尖端,所提出的新型间隙模式也有望在针尖型拉曼增强中得到应用。 展开更多
关键词 光学 金属米圆盘 表面等离激元共振 间隙模式
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波导耦合回音壁模式光学微球腔结构耦合特性分析 预览
8
作者 王梦宇 金雪莹 +2 位作者 李飞 张延超 王克逸 《红外与毫米波学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期284-289,337共7页
提出了一种耦合微球和波导系统的有效方法,并在数值和实验上进行了论证.为了研究微球腔和波导系统的耦合特性,首先通过耦合模理论研究了这个系统的2D模型.通过有限时域差分法设计了一个数值仿真系统.在快速傅里叶变换(FFT)处理样本数... 提出了一种耦合微球和波导系统的有效方法,并在数值和实验上进行了论证.为了研究微球腔和波导系统的耦合特性,首先通过耦合模理论研究了这个系统的2D模型.通过有限时域差分法设计了一个数值仿真系统.在快速傅里叶变换(FFT)处理样本数据后,得到了波长范围从600 nm到1 000 nm的相对强度谱曲线和传输谱曲线.在实验中,采用熔融单模光纤顶端的方法制得了石英材料微球腔.采用热拉技术制得了锥形光纤,用来作为激发微球腔中回音壁模式的波导.测试了这个微球腔-锥形光纤耦合系统,通过优化微球腔与锥形光纤的相对位置得到其品质因数高达2.3×106,耦合效率高达92.5%.这些耦合特性可以很好地用理论结果解释.这些特性表明了其在实际微腔传感和微型激光器中极具潜力. 展开更多
关键词 光学 光学球腔 波导光学 回音壁模式 时域有限差分法 耦合特性
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2017年光学热点回眸
9
作者 谢兴龙 沈卫星 朱健强 《科技导报》 CSCD 北大核心 2018年第1期18-30,共13页
随着激光的诞生,光学已渗透到人类生活的方方面面。盘点了微纳光学、超强激光、超分辨技术、太赫兹技术、量子计算、激光3D打印、计算光学成像技术、光通信、生物光子学、X射线成像等10个未来可能会对人类生存及生活方式产生巨大影响的... 随着激光的诞生,光学已渗透到人类生活的方方面面。盘点了微纳光学、超强激光、超分辨技术、太赫兹技术、量子计算、激光3D打印、计算光学成像技术、光通信、生物光子学、X射线成像等10个未来可能会对人类生存及生活方式产生巨大影响的光学技术研究领域在2017年的重大进展。 展开更多
关键词 光学热点 光学前沿 光学 超强激光 太赫兹
微纳光学结构及产业化路径研究 预览
10
作者 程显东 《信息记录材料》 2018年第8期50-51,共2页
消费者在识别商品真伪的过程中容易存在辨识度较低的视觉模糊现象,即便二维码技术和条形码技术逐步升级,也并未完全抵消镭射标签的防伪功能。诸如药品、化妆品、食品、烟酒等行业中选择变幻颜色的包装视角,都是采取防伪材料融入镭射... 消费者在识别商品真伪的过程中容易存在辨识度较低的视觉模糊现象,即便二维码技术和条形码技术逐步升级,也并未完全抵消镭射标签的防伪功能。诸如药品、化妆品、食品、烟酒等行业中选择变幻颜色的包装视角,都是采取防伪材料融入镭射技术的主要方式。而其中最为关键的技术类型便是微纳光学技术。基于微纳光学技术的完善,目前该技术应用于镭射包装、公共安全防伪、显示照明等行业已经成为主流发展方向。 展开更多
关键词 光学 产业化 防伪 镭射
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磁光效应下PT对称结构独特的非互易传输模式
11
作者 王誉雅 夏景 方云团 《中国激光》 CSCD 北大核心 2018年第12期306-311,共6页
设计了一种嵌入磁性材料微腔的可调制的PT对称结构。通过传输矩阵法计算结构的传输谱,研究了磁微腔共振对PT对称结构的调制效应,得到一种可被入射角度方向和大小双重调制的增强的非互易带边模式,调制结果是带边模式在左右带边的转换。... 设计了一种嵌入磁性材料微腔的可调制的PT对称结构。通过传输矩阵法计算结构的传输谱,研究了磁微腔共振对PT对称结构的调制效应,得到一种可被入射角度方向和大小双重调制的增强的非互易带边模式,调制结果是带边模式在左右带边的转换。磁场大小的增加会导致带边模式向高频移动,磁场方向的变化也会引起带边模式在左右带边的转换。 展开更多
关键词 光学 PT对称结构 磁光调制 非互易性传输 带边模式
基于小孔-Tamm复合结构的荧光增强与定向辐射
12
作者 邱冬 王勇 +2 位作者 朱良富 张斗国 明海 《量子电子学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期1-6,共6页
基于转移矩阵法分析了Tamm结构中的电磁场分布与共振模式,提出了小孔-Tamm复合结构来增强荧光信号及控制辐射方向。用时域有限差分法(FDTD)模拟了偶极子与该小孔-Tamm复合结构相互作用的耦合辐射场的远场辐射,证明了该结构能够实现... 基于转移矩阵法分析了Tamm结构中的电磁场分布与共振模式,提出了小孔-Tamm复合结构来增强荧光信号及控制辐射方向。用时域有限差分法(FDTD)模拟了偶极子与该小孔-Tamm复合结构相互作用的耦合辐射场的远场辐射,证明了该结构能够实现荧光的垂直出射,且与传统的Tamm结构相比,其荧光强度有三个数量级的提高;系统地分析比较了荧光发射波长、偶极子位置及小孔尺寸、形状对荧光辐射角度和强度的影响。模拟结果对具有荧光增强定向辐射功能的光学芯片设计有指导作用。 展开更多
关键词 光学 Tamm结构 荧光增强 定向辐射
半导体微盘激光器特性及研究进展
13
作者 李雨霏 晏长岭 史建伟 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期321-328,370共9页
微盘激光器是形如图钉状、尺寸在光波长量级的微型激光器。在微盘腔中回音壁模式为其主要模式特征。由于其具有阈值低、体积小、几何图形简单、可动态模操作、易与其他电子元件集成等优势被人们广泛研究。在简要分析微盘激光器结构特性... 微盘激光器是形如图钉状、尺寸在光波长量级的微型激光器。在微盘腔中回音壁模式为其主要模式特征。由于其具有阈值低、体积小、几何图形简单、可动态模操作、易与其他电子元件集成等优势被人们广泛研究。在简要分析微盘激光器结构特性和模式特性的基础上,概述了微盘激光器近年来在降低激射阈值、控制激光定向输出以及利用新型材料制备激光器等方面的研究成果。介绍了器件在光学传感、光学探测、光学滤波、波分复用等众多领域的应用,并展望了微盘激光器的发展趋势。 展开更多
关键词 光学 盘腔 光学 模式 混沌
金纳米线与亚波长狭缝结合实现局域场增强研究 预览 被引量:6
14
作者 宋超 郝鹏 +3 位作者 余幕欣 周文超 陈思唯 吴一辉 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期73-77,共5页
为了获得更强的局域场来增强喇曼散射信号或非线性效应,提出了在亚波长金狭缝中放置两列紧邻金纳米线的结构,将两纳米线近场耦合效应和狭缝类法布里~珀罗共振对电场的放大作用结合起来实现纳米线间更强的电磁场.理论分析得出,两纳... 为了获得更强的局域场来增强喇曼散射信号或非线性效应,提出了在亚波长金狭缝中放置两列紧邻金纳米线的结构,将两纳米线近场耦合效应和狭缝类法布里~珀罗共振对电场的放大作用结合起来实现纳米线间更强的电磁场.理论分析得出,两纳米线间电场强度在狭缝深度增加时呈现周期性起伏变化,满足类法布里一珀罗共振条件时出现峰值,且纳米线对于发生共振时狭缝深度有调制作用;电场强度在狭缝周期近似等于入射波长附近呈现突变趋势,在纳米线间距增加时呈指数递减.用有限元法对增强机理进行了仿真,结果表明:在纳米线间距为lnm和2nm时,增强效果较好;狭缝周期为600nm、深度为310nm、宽度为100nm、纳米线间距为1nm,在波长650nm时,两金纳米线中心热点处电场增强为200倍,达到10^9的喇曼增强因子,比单纯的两根金纳米线的热点处增强因子提高了3个数量级. 展开更多
关键词 光学 类法布里一珀罗共振 有限元法 近场耦合 米线 狭缝 喇曼散射 表面等离子体共振
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微盘腔垂直耦合器特性的拓展分析
15
作者 舒方杰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期243-248,共6页
利用垂直于微盘腔边界的波导与腔耦合是一种新开发的耦合技术. 采用有限元数值模拟方法对垂直耦合器的腔尺寸适应性、波长适应性和端口扩展性做出详细分析. 结果证实: 垂直耦合器在大尺寸腔中或者多个波段均有效; 并且多个垂直耦合器... 利用垂直于微盘腔边界的波导与腔耦合是一种新开发的耦合技术. 采用有限元数值模拟方法对垂直耦合器的腔尺寸适应性、波长适应性和端口扩展性做出详细分析. 结果证实: 垂直耦合器在大尺寸腔中或者多个波段均有效; 并且多个垂直耦合器可以和同一盘腔交换能量, 实现滤波、分束、光路交叉的功能. 垂直耦合器在以微腔为元件的集成光路中的应用将使材料选取和光路排布更为灵活. 展开更多
关键词 光学 回音壁模式 垂直耦合器
折射率补偿法修正边界元电磁场模拟误差
16
作者 舒方杰 胡平林 李健聪 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期229-234,共6页
边界元方法是一种数值求解偏微分方程的高效算法,在微纳光学求解电磁场问题中有广泛的应用。在实际计算中,边界元数目的选择直接关系着数值模拟的精度。研究不同边界元数目下微腔谐振频率的计算误差,发现主要误差可视作微腔对电磁波... 边界元方法是一种数值求解偏微分方程的高效算法,在微纳光学求解电磁场问题中有广泛的应用。在实际计算中,边界元数目的选择直接关系着数值模拟的精度。研究不同边界元数目下微腔谐振频率的计算误差,发现主要误差可视作微腔对电磁波的吸收或放大,因此提出折射率补偿法对离散求解边界积分方程引入的误差加以修正。加入折射率补偿之后,边界元方法计算谐振频率的精度能提高至少一个数量级,并且该修正可以有效用于较大频率范围内的所有模式。因此折射率补偿使边界元方法的计算精度和运算速度得到大幅提升,时间和内存消耗锐减。同时,从物理角度分析、修正数值计算误差的思想也可以推广到其他数值计算方法中。 展开更多
关键词 光学 误差修正 边界元方法 回音壁模式
表面等离激元的操控:原理与研究进展 预览 被引量:1
17
作者 梅霆 杨东 +4 位作者 张辉 金桂 李浩 李一岑 朱凝 《华南师范大学学报:自然科学版》 CAS 北大核心 2013年第2期1-11,共11页
近年来表面等离激元在物理学、生物学等领域的应用有非常显著的进展,针对表面等离激元在集成光路发展中的应用,重点介绍其传输、增益及传输损耗补偿、开关与调制等操控的原理与特性方面的最新研究进展.
关键词 表面等离激元 表面等离极化激元 光子集成回路 光学
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波导耦合多层结构光学微球腔性能分析
18
作者 郝鹏 董永超 +3 位作者 曹兆楼 王克逸 吴青林 吴朔 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期 216-222,共7页
利用时域有限差分(FDTD)法模拟了均匀结构、双层结构和三层结构光学微球腔,得到了各自的能量密度分布,通过对比发现多层结构具有更高的最大能量密度与存储能量和较小的模式体积。波导与多层微球腔之间存在一个最佳间隙,模拟结构的最... 利用时域有限差分(FDTD)法模拟了均匀结构、双层结构和三层结构光学微球腔,得到了各自的能量密度分布,通过对比发现多层结构具有更高的最大能量密度与存储能量和较小的模式体积。波导与多层微球腔之间存在一个最佳间隙,模拟结构的最佳间隙在60~120nm。改变高折射层的厚度和折射率,在特定波长的入射光下可以获得具有较高最大能量密度(大于360)或者较小模式体积的(小于0.03)的微球腔,确定了优化的厚度和折射率。分析高斯光激励的带有导出波导的微球腔,导出波导与微球腔中的光具有相似的激发频谱,表明多层微球腔可以对入射光实现选频并导出。结果显示,多层微球腔具有更好的性能,为光学微球腔后续的结构设计和实际应用提供了一个新的优化思路。 展开更多
关键词 光学 光学球腔 时域有限差分法 波导 多层结构
非对称微腔研究进展 被引量:2
19
作者 舒方杰 杨起帆 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2012年第6期 48-55,共8页
最近几年,具有非圆对称边界形状的光学微腔,即非对称微腔,已经成为微纳光子学领域中的一个重要研究方向。非对称微腔打破了常规回音壁光学微腔的边界圆对称性,使得回音壁模式的辐射具有明显方向性,无需借助外部耦合器件即能有效地... 最近几年,具有非圆对称边界形状的光学微腔,即非对称微腔,已经成为微纳光子学领域中的一个重要研究方向。非对称微腔打破了常规回音壁光学微腔的边界圆对称性,使得回音壁模式的辐射具有明显方向性,无需借助外部耦合器件即能有效地同环境交换能量,有望应用于制作集成光学器件和实现自由空间光互联。概要介绍了非对称微腔中的最新研究进展,包括高准直定向发射、高效的自由空间光激发、棘轮形非对称腔以及三维非对称腔4个研究方向,概述其基本原理并展望了未来的发展。 展开更多
关键词 光学 非对称 定向发射 自由空间耦合 棘轮 混沌
微透镜列阵成像光刻技术 预览 被引量:2
20
作者 张为国 董小春 杜春雷 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期 469-472,共4页
介绍了一种利用微透镜列阵投影成像光刻的周期微纳结构加工方法。该方法采用商业打印机在透明薄膜上打印的毫米至厘米尺寸图形为掩模,以光刻胶作为记录介质,以微透镜列阵为投影物镜将掩模缩小数千倍成像在光刻胶上,曝光显影后便可制备... 介绍了一种利用微透镜列阵投影成像光刻的周期微纳结构加工方法。该方法采用商业打印机在透明薄膜上打印的毫米至厘米尺寸图形为掩模,以光刻胶作为记录介质,以微透镜列阵为投影物镜将掩模缩小数千倍成像在光刻胶上,曝光显影后便可制备出微米、亚微米特征尺寸的周期结构列阵。基于该方法建立了微透镜列阵成像光刻系统,并以制备800nm线宽、50mm×50mm面积的图形列阵为例,实现了目标图形的光刻成形,曝光时间仅为几十秒,图形边沿粗糙度低于100nm。该方法系统结构简单、掩模制备简易、曝光时间短;为周期微纳结构的低成本、高效率制备提供了有效途径。 展开更多
关键词 光学 成像光刻 透镜列阵 结构
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