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环形狭缝腔阵列光学特性的研究

物理学报 2015年第22期64卷 357-365页

作者：周静王鸣倪海彬马鑫南京师范大学物理科学与技术学院江苏省光电技术重点实验室南京210023

设计了一种六角密排的二维环形纳米腔阵列结构,利用时域有限差分算法对该结构的光学特性进行了探究.仿真结果表明,在线性偏振光入射时,环形腔内可以形成多重圆柱形表面等离激元谐振,谐振波长的个数和大小与环形腔的结构参数相关.根据透... 详细信息

设计了一种六角密排的二维环形纳米腔阵列结构,利用时域有限差分算法对该结构的光学特性进行了探究.仿真结果表明,在线性偏振光入射时,环形腔内可以形成多重圆柱形表面等离激元谐振,谐振波长的个数和大小与环形腔的结构参数相关.根据透、反射光谱,电场矢量的模式分布及截面电荷密度的分布,谐振波长处形成圆柱形表面等离激元,谐振波长处入射光能量大部分在环形腔内损耗,此时反射率为极小值,环形腔内的电场增强效应为极大值(光强增强可达1065倍).谐振波长与环形腔的结构参数(狭缝内径、狭缝外径、膜厚、环境介质折射率、金属的材质)相关,通过调节结构参数,谐振波长在350—2000 nm范围内可调.通过对比相同结构参数的单个环形腔和环形腔阵列的仿真结果,周期排布对环形腔内的圆柱形表面等离激元吸收峰位置影响不明显.该结构反射光谱对入射光电矢量偏振方向不敏感.谐振波长的可调控性对于表面拉曼增强和表面等离激元共振传感器的设计与优化具有指导性意义,且应用于折射率传感器时灵敏度可达1850 nm/RIU.

关键词：圆柱形表面等离激元谐振时域有限差分法环形腔二维周期性结构

高灵敏度游标增敏型光纤法布里-珀罗应变传感器

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光学学报 2024年第16期44卷 59-67页

作者：芮菲葛益娴苏蕊倪海彬南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044

提出并制备一种游标增敏型光纤法布里-珀罗(法珀)应变传感器,实现高灵敏度应变测量。该传感器由两个单模光纤-空芯光纤-单模光纤结构的法布里-珀罗干涉仪(FPI)并联组成,分别作为传感腔和参考腔。保持传感腔不变,选择不同的参考腔,利用... 详细信息

提出并制备一种游标增敏型光纤法布里-珀罗(法珀)应变传感器,实现高灵敏度应变测量。该传感器由两个单模光纤-空芯光纤-单模光纤结构的法布里-珀罗干涉仪(FPI)并联组成,分别作为传感腔和参考腔。保持传感腔不变,选择不同的参考腔,利用游标效应解调,追踪并联后反射谱包络的漂移,可实现不同的放大倍数。实验结果表明:在0~900με的应变范围内,单个传感腔的应变灵敏度为1.31 pm/με,并联之后传感器的应变灵敏度分别达到-11.50 pm/με和-12.76 pm/με,放大了8.70倍和9.74倍,传感器的应变灵敏度显著提升,同时,传感器具备制作简单、高灵敏度、易操作和低成本等特点,具有广阔的应用前景。

关键词：光纤光学光纤传感法布里-珀罗干涉仪并联游标增敏应变

采用溶胶凝胶协同自组装与光刻相结合的方法在反蛋白石结构薄膜中引入二维缺陷

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物理学报 2014年第5期63卷 171-177页

作者：李龙王鸣倪海彬沈添怿南京师范大学物理科学与技术学院江苏省光电技术重点实验室南京210023

采用溶胶凝胶协同自组装与光刻相结合的方法,在光子晶体反蛋白石结构中引入缺陷,通过溶胶凝胶协同自组装方法在硅片上垂直沉积胶体晶体复合薄膜,把BP212正性光刻胶均匀旋涂在复合薄膜上,通过曝光、显影等光刻工艺,把掩膜版图案复制在复... 详细信息

采用溶胶凝胶协同自组装与光刻相结合的方法,在光子晶体反蛋白石结构中引入缺陷,通过溶胶凝胶协同自组装方法在硅片上垂直沉积胶体晶体复合薄膜,把BP212正性光刻胶均匀旋涂在复合薄膜上,通过曝光、显影等光刻工艺,把掩膜版图案复制在复合薄膜上,用此样品再次垂直沉积一层复合薄膜,使图案被复合薄膜覆盖.最后去除胶体微球与光刻胶图案,从而在反蛋白石结构中引入缺陷,用扫描电子显微镜对样品进行表征.分析了光刻胶图案对胶体微球排列的影响.

关键词：胶体晶体反蛋白石薄膜光刻缺陷结构

采用溶胶凝胶协同自组装方法制备SiO_2反蛋白石结构薄膜及其光学性质研究

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物理学报 2012年第8期61卷 247-253页

作者：倪海彬王鸣陈威南京师范大学物理科学与技术学院江苏省光电技术重点实验室南京210046

研究了溶胶凝胶协同自组装制备大面积高质量SiO_2反蛋白石结构薄膜的方法.向单分散的聚苯乙烯(PS)胶体溶液中添加SiO_2前驱物溶液,用垂直自组装法一步得到微球空隙中均匀填充有凝胶的复合PS胶体晶体薄膜,在空气中烧结去除PS后得到SiO_2... 详细信息

研究了溶胶凝胶协同自组装制备大面积高质量SiO_2反蛋白石结构薄膜的方法.向单分散的聚苯乙烯(PS)胶体溶液中添加SiO_2前驱物溶液,用垂直自组装法一步得到微球空隙中均匀填充有凝胶的复合PS胶体晶体薄膜,在空气中烧结去除PS后得到SiO_2反蛋白石结构薄膜.通过对添加前驱物溶液比例、自组装温度以及烧结温度等参数的研究,用不同粒径的PS微球制备了不同孔径的高质量SiO_2反蛋白石结构薄膜,用扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪对制备得到的薄膜样品进行显微形貌和成分表征,并测试了其透射光谱.结果表明:溶胶凝胶协同自组装法制备的SiO_2反蛋白石结构薄膜大面积高度有序,孔径可以控制且选择范围宽;薄膜的透射光谱带隙明显,带隙中心波长与理论计算结果相符.

关键词：反蛋白石薄膜溶胶凝胶协同自组装光子带隙胶体晶体

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偏振响应纳米狭缝阵列制备与光学性质

光学学报 2022年第20期42卷 170-175页

作者：平安倪海彬成建新常建华南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044

提出一种利用微球自组装技术制备具有偏振依赖特性的金属纳米狭缝阵列的方法,该阵列以聚苯乙烯微球薄膜为掩模版,通过倾斜蒸镀银膜获得。对纳米狭缝阵列透射光谱与入射偏振角度的关系进行测量,纳米狭缝阵列具备用于光开关的偏振响应特... 详细信息

提出一种利用微球自组装技术制备具有偏振依赖特性的金属纳米狭缝阵列的方法,该阵列以聚苯乙烯微球薄膜为掩模版,通过倾斜蒸镀银膜获得。对纳米狭缝阵列透射光谱与入射偏振角度的关系进行测量,纳米狭缝阵列具备用于光开关的偏振响应特性。利用时域有限差分法,对该结构的透射光谱和共振波长处的电场强度分布进行仿真计算,并分析结构中存在的表面等离激元模式以及结构参数对透射光谱的影响。通过仿真计算可得该结构的折射率灵敏度可达992 nm/RIU。

关键词：表面光学表面等离激元自组装技术偏振响应特性纳米狭缝阵列光开关

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基于光纤的三维可调胶体光子晶体

物理学报 2011年第12期60卷 287-292页

作者：郭文华王鸣夏巍戴丽华崔恩营倪海彬南京师范大学物理科学与技术学院江苏省光电技术重点实验室南京210046 常熟理工学院物理与电子工程学院常熟215500

用改进的垂直沉积法在光纤端面制备了高质量的SiO2胶体光子晶体,经过烧结、固化构成胶体光子晶体-光纤结构.用扫描电子显微镜确定了样品为面心立方密排结构,其密排面平行于光纤基底表面.利用全光纤传感网络测试了该胶体光子晶体,反射峰... 详细信息

用改进的垂直沉积法在光纤端面制备了高质量的SiO2胶体光子晶体,经过烧结、固化构成胶体光子晶体-光纤结构.用扫描电子显微镜确定了样品为面心立方密排结构,其密排面平行于光纤基底表面.利用全光纤传感网络测试了该胶体光子晶体,反射峰中心位于845nm处,与Bragg理论计算值符合很好.将该样品浸入不同折射率的液体中,反射光谱的峰值位置随着液体折射率的改变而发生偏移,近似呈线性关系,实现了峰位可调.对于不同浓度引起的液体折射率的变化,基于光纤的胶体光子晶体结构也能够很好地分辨出来.

关键词：可调胶体光子晶体 SiO2微球 Bragg反射光纤

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高灵敏度游标增敏型光纤法珀应变传感器

光学学报 2024年

作者：芮菲葛益娴苏蕊倪海彬南京信息工程大学电子与信息工程学院南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心

提出并制备了一种游标增敏型光纤法珀应变传感器，实现高灵敏度应变测量。该传感器由两个单模光纤（SMF）-空芯光纤（HCF）-单模光纤（SMF）结构的法布里-珀罗干涉仪（FPI）并联组成，分别作为传感腔和参考腔。保持传感腔不变，选择不... 详细信息

提出并制备了一种游标增敏型光纤法珀应变传感器，实现高灵敏度应变测量。该传感器由两个单模光纤（SMF）-空芯光纤（HCF）-单模光纤（SMF）结构的法布里-珀罗干涉仪（FPI）并联组成，分别作为传感腔和参考腔。保持传感腔不变，选择不同的参考腔，利用游标效应解调，追踪并联后反射谱包络的漂移，可实现不同的放大倍数。实验结果表明：在0～900με的应变范围内，单个传感腔的应变灵敏度为1.31 pm/με，并联之后传感器的应变灵敏度分别达到-11.5 pm/με和-12.76 pm/με，放大了8.7倍和9.74倍，传感器的应变灵敏度显著提升，同时，传感器具备制作简单、高灵敏度、易操作和低成本等特点，具有广阔的应用前景。

关键词：光纤光学光纤传感法布里-珀罗干涉并联游标增敏应变

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胶体光子晶体修饰光纤及相对湿度检测应用

光电工程 2018年第9期45卷 122-128页

作者：潘超周俊萍倪海彬南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 江苏省气象探测与信息处理重点实验室江苏南京210044

本文提出了一种用胶体光子晶体来装饰单模光纤装饰端面的方法,并说明了这种结构用于相对湿度传感器的原理。研究了用垂直沉积法在光纤端面制备PS(polystyrene)胶体晶体、复合胶体晶体和SiO_2反蛋白石(inverse opal)的技术,用扫描电子显... 详细信息

本文提出了一种用胶体光子晶体来装饰单模光纤装饰端面的方法,并说明了这种结构用于相对湿度传感器的原理。研究了用垂直沉积法在光纤端面制备PS(polystyrene)胶体晶体、复合胶体晶体和SiO_2反蛋白石(inverse opal)的技术,用扫描电子显微镜表征了制备得到的胶体晶体及反蛋白石,测量了端面被胶体晶体修饰光纤的反射光谱,并测试了光纤端面复合光子晶体的相对湿度传感特性。提出了一种毛细管-光纤结构,提高了生长在光纤端面处胶体晶体的质量和其机械稳定性。

关键词：胶体晶体光纤反蛋白石反射光谱

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非对称共轴腔结构色产生与调控

物理学报 2022年第8期71卷 100-105页

作者：钱其升刘慧研查永鹏倪海彬南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 江苏省气象探测与信息处理重点实验室南京210044

金属纳米结构应用于产生和调控结构色有巨大的潜力.本文设计了一种基于银纳米非对称共轴腔的阵列结构,研究环形腔在非对称情况下对于结构色产生和调控的影响,通过时域有限差分的方法对非对称共轴腔有序阵列进行仿真计算,得到了结构几何... 详细信息

金属纳米结构应用于产生和调控结构色有巨大的潜力.本文设计了一种基于银纳米非对称共轴腔的阵列结构,研究环形腔在非对称情况下对于结构色产生和调控的影响,通过时域有限差分的方法对非对称共轴腔有序阵列进行仿真计算,得到了结构几何参数对结构色的影响.结果表明,调节共轴腔深度、开口大小和厚度都能产生丰富的结构色.实验与仿真结果基本一致.相比对称式结构的共轴腔,本文提出的非对称金属纳米结构在颜色显示方面具有更好的可调性,在彩色成像、高分辨率成像、防伪等方面有潜在应用.

关键词：圆柱形表面等离激元结构色非对称共轴腔