摘要：设计了一种基于Bi_(1.5)Sb_(0.5)Te_(1.8)Se_(1.2)材料的能对紫外线实现宽角度吸收的多凹槽型吸收器。采用有限元方法对该吸收器的吸收机制以及吸收特性与入射波波长、入射角度以及结构参数的依赖关系进行了研究。重点讨论了0°入射时的吸收情况与结构参数之间的关系,并采用归一化的磁场强度分布对所得结果进行了解释。结果表明:该吸收器的吸收机制主要是表面等离子共振和光学谐振腔共振;在优化参数下,当入射角度为0°~70°时,该吸收器的吸收率均可达到80%以上。该吸收器在紫外传感、紫外光催化等领域具有潜在的应用价值。

摘要：设计了一种基于二氧化钒的动态可调谐的红外线超宽带吸收器。数值模拟表明:对于横磁(TM)波,当入射角由0°增加到60°时,在17~55μm波长范围内,吸收器的吸收率可以保持在90%左右;对于横电(TE)波,当入射角由0°增加到55°时,在10~55μm波长范围内,依然可以实现90%左右的高效吸收;当TM波或TE波垂直入射时,在16~60μm波段,吸收率大于90%,吸收带宽可以达到54μm。当二氧化钒的电导率从20 S/m逐渐变化到2×10^(5)S/m时,超宽带吸收器可转换为多峰吸收器。与之前报道过的基于二氧化钒的吸收器相比,所设计的吸收器的带宽和可调性得到了显著改善。该吸收器有望在偏振探测器、热辐射器、红外传感器等领域中得到应用。

摘要：本文设计了一种蝴蝶形中空表面等离子体波导,并对其传输特性进行了研究。采用频域有限差分法,对这种波导所支持的基模的能流密度分布、有效折射率、传播长度和模式面积随几何参数和工作波长的变化关系进行了分析。结果表明:沿纵向的能流主要分布在由四个圆洞所构成的上下两个尖角之间的区域,且越接近尖角,沿纵向的能流越大。对中空圆洞的半径、上下两排圆洞圆心间横向距离和左右两列圆洞圆心间的纵向距离进行调节,模式的有效折射率、传播长度和模式面积也随之变化。在工作波长确定的条件下,相对于b=r/4的情况来说,当b=r/2时,上下两个尖角之间的距离较大,场与金属的相互作用较弱,有效折射率就较大,传播长度也较大。在几何参数确定的条件下,相对于λ=7 0 5.0 nm的情形来说,在λ较大时,场的分布范围较大,场与金属表面的接触面积较大,场与金属的相互作用较弱,有效折射率较小,传播距离较长。与由两个和三个空心圆柱构成芯区的表面等离子体波导相比较,蝴蝶形中空表面等离子体波导具有良好的传输特性。如果在波导结构中心填充增益介质,可以克服较大的传播损耗,因此这种蝴蝶形中空表面等离子体波导可以用于光子器件集成领域和传感器领域。

摘要：设计了一种领结形中空表面等离子体波导.采用频域有限差分法,对这种波导所支持的基模的能流密度分布、有效折射率、传播长度和模式面积随几何结构参数和工作波长的依赖关系进行了分析.结果表明,沿纵向的能流主要分布在两个上下突起所形成的中间区域.通过调整几何参数及工作波长,可以调节模式的有效折射率、传播长度和模式面积.在工作波长确定的条件下,有效折射率随突起半径的增大呈减小趋势,而传播长度和模式面积则随着突起半径的增大呈增大趋势,四个角上的圆弧半径对波导的传输特性有微调作用,左右扇形区域的半径对波导的传输特性有较明显的调节作用.在几何参数确定的条件下,相对于工作波长705.0nm的情形来说,工作波长较大时,场的分布范围较大,场与金属表面的接触面积较大,场与金属银的相互作用较弱,有效折射率就较小,传播距离也就较长.最后,讨论了这种中空表面等离子体波导在传感器领域应用的可能性.

摘要：提出一种新型的多频段负折射材料结构，单元结构由介质基板两侧的金属线和三个开口谐振环构成。利用参数反演法得到材料的电磁参数表明：该材料可以在微波C波段到Ku波段出现多个负折射频带。另外，数值模拟发现，几个主要结构参数如金属线的长度和宽度、开口谐振环的宽度和中间开口谐振环内外环间距对材料负折射频带有不同程度的影响。同时这些结果也表明该材料的多频段负折射特性在一定的参数取值范围内是稳定存在的。

摘要：本文采用多级方法(MPM)对涂覆石墨烯的双椭圆和圆柱并行纳米线波导的基模的有效折射率进行了计算,并采用有限元法(FEM)对计算结果进行了验证。本文研究了两种计算方法的结果之间的相对误差随MPM展开项数的最大值、工作波长、费米能、椭圆柱形纳米线的半长轴及半短轴、纳米线表面之间的横向间距,以及圆柱形纳米线的相对高度等变化的规律。通过对照计算结果得到以下规律:随着级数展开项数增大,MPM的结果越接近FEM的结果;随着工作波长和费米能增大,有效折射率实部和虚部的相对误差均增大;随着圆柱形电介质纳米线的半径和椭圆柱形纳米线的半长轴增大,有效折射率实部的相对误差增大,而其虚部的相对误差减小;随着椭圆柱形纳米线的半短轴增大,有效折射率实部的相对误差减小,而其虚部的相对误差增大;随着纳米线表面之间的横向间距和圆柱形纳米线的相对高度增大,有效折射率实部和虚部的相对误差均减小。这些现象均可以通过场分布得到解释。在本文的计算范围内,相对误差均保持在10-3量级。该研究工作为混合型电介质并行纳米线波导的设计、制作和应用提供了理论基础。

摘要：设计了一种基于金属-绝缘体-金属(MIM)波导的槽深受sinc函数调制的表面等离子滤波器,采用二维时域有限差分法(2D-FDTD)法,数值分析了这种表面等离子滤波器的几何结构参数对传输特性的影响。结果表明,与未经sinc函数调制的情形相比较,经sinc函数调制的滤波器的透射谱中位于禁带右侧的边缘变得更加陡峭,滤波性能更好。槽的最大深度、宽度、周期数、水平通道的宽度及sinc函数的高度对传输特性的影响较为明显,而sinc函数主花瓣的半宽对传输特性的影响较小。这种表面等离子滤波器在高集成度的光学回路中具有一定的应用前景。

摘要：本文设计了一种基于空气圆盘串的二维表面等离子体光栅光吸收器,采用二维时域有限差分法(2DFDTD)对该吸收器的平均吸收率随其几何结构参数的依赖关系进行了分析。结果表明:在可见光波段,空气圆盘串上圆盘的层数对该吸收器的吸收效果有较大的影响,层数越多,吸收效果越好。在层数一定的情况下,圆盘的半径、相邻圆盘串之间的中心距离、同一圆盘串上相邻圆盘的圆心之间的距离,相互影响,相互牵连。通过对吸收特性的优化,给出了优化结构参数。这种表面等离子体光栅光吸收器可应用于薄膜太阳能电池、传感器、滤波器、成像、热辐射和探测等多个领域。

摘要：本文设计了一种球形串型二维表面等离子体光栅光吸收器,采用二维时域有限差分法(2D-FDTD)分析了该吸收器的几何结构参数对其吸收特性的影响。结果表明,通过调整小球的半径、球形串之间的中心距离以及球形串上小球的层数,可以有效地降低反射率,从而提高对光的吸收率。从中心位置向左右两边使球形串之间的中心距离线性减小,可明显改善其吸收效果。当球形串上小球的层数超过50层时,基本达到了饱和吸收的状态。这种光吸收器在薄膜太阳能电池中具有一定的应用前景。

摘要：设计了一种带有增益介质包层的两个平行圆柱形纳米金属棒构成的表面等离子体光波导,基于频域有限差分法,对这种波导所支持的基模的能流密度分布、有效折射率、传播长度和模式面积随几何结构参数和电磁参数的依赖关系进行了分析。结果表明,沿纵向的能流主要分布在两个圆柱形金属棒所形成的中间区域。通过调节这种波导的几何参数及电磁参数,可以调节模式的传播特性。在增益介质的辅助下,传播距离明显增大。这种表面等离子体光波导可以用于光子器件集成领域和传感器领域。