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物理学报 2022年第11期71卷 99-116页

作者：葛浩楠谢润章郭家祥李庆余羿叶何家乐王芳王鹏胡伟达中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室上海200083 上海科技大学物质科学与技术学院上海201210 中国科学院大学北京100049

红外探测器具有把物体辐射的光子信息转换为电信号的能力,拓宽了人们观察自然环境与人类活动的边界.当前,长波及甚长波红外探测器已在大气监测、夜间侦查、深空探测等领域有诸多应用.随着各国对高端红外探测器要求的快速提升,传统红外... 详细信息

红外探测器具有把物体辐射的光子信息转换为电信号的能力,拓宽了人们观察自然环境与人类活动的边界.当前,长波及甚长波红外探测器已在大气监测、夜间侦查、深空探测等领域有诸多应用.随着各国对高端红外探测器要求的快速提升,传统红外探测器难以兼顾高响应率、高响应速度以及多维探测等性能指标的瓶颈日益凸显.基于微纳光学理论设计的人工微纳结构,可实现其与红外光子的高效耦合,综合调控红外光场的振幅、偏振、相位及波长等自由度.为拓展红外探测器额外的调控自由度,进而在实现高量子效率的同时,兼顾较高的响应速率与优异的偏振或波长选择性,集成红外探测器与人工微纳结构的研究思路近年来被广泛应用.本文讨论了人工微纳结构在长波及甚长波红外探测领域的应用进展,详述了表面等离激元、局域等离激元、谐振腔结构、陷光结构、超透镜、赝表面等离激元、间隙等离激元和声子极化激元等机制的应用现状及各机制固有的优劣势,进而指出了人工微纳结构在长波及甚长波红外探测应用的发展前景与方向.

关键词：红外探测器人工微纳结构长波甚长波红外等离激元

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人工微纳结构中光学新效应的研究进展

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中国科学基金 2017年第4期31卷 333-345页

作者：李涛祝世宁南京大学固体微结构物理国家重点实验室南京210093

本文基于"人工微纳结构中光学新效应"国家自然科学基金创新研究群体的研究成果,介绍了人工微纳结构在光子芯片集成、微纳光场调控、量子受限特性相干过程、新型能源光子材料与器件等方面取得的最新研究进展,并对基于人工微结构的光学超... 详细信息

本文基于"人工微纳结构中光学新效应"国家自然科学基金创新研究群体的研究成果,介绍了人工微纳结构在光子芯片集成、微纳光场调控、量子受限特性相干过程、新型能源光子材料与器件等方面取得的最新研究进展,并对基于人工微结构的光学超晶格研制的新型全固体激光器作了简要介绍,展示了人工微纳结构丰富的科学内涵和重要的应用前景。

关键词：人工微纳结构光学新效应经典与量子光子集成

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基于人工微纳结构的平板衍射透镜

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人工晶体学报 2021年第7期50卷 1200-1221,1233页

作者：何俊黄坤庄继成中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系合肥230026 黄山精工凹印制版有限公司黄山245900

现代显微镜中的物镜受限于瑞利衍射极限,其分辨率不能满足生物成像、材料科学以及光刻等领域的需求。目前,突破瑞利衍射极限的方法可分为近场(如扫描近场光学显微镜、超透镜、微球透镜)和远场(如受激辐射损耗显微镜、光激活定位显微镜... 详细信息

现代显微镜中的物镜受限于瑞利衍射极限,其分辨率不能满足生物成像、材料科学以及光刻等领域的需求。目前,突破瑞利衍射极限的方法可分为近场(如扫描近场光学显微镜、超透镜、微球透镜)和远场(如受激辐射损耗显微镜、光激活定位显微镜、随机光学重建显微镜)方法。然而,前者利用纳米探针散射物体表面一个波长范围内的倏逝波,极具挑战性;而后者对样品有选择性,只适用于荧光分子样品,且会对样品造成损伤。近年来,平板透镜利用波带片、光子筛以及梯度超构表面等人工微纳结构来控制光的衍射,具有小型化、高数值孔径、大焦深、亚衍射极限聚焦等功能,为远场无标记超分辨率成像提供了一个可行的解决方案。本文从衍射聚焦光学的统一理论出发,总结平面衍射透镜的最新进展,揭示基于光场调控实现纳米聚焦的物理机制,介绍平板衍射透镜的设计原理、光学性能、微纳结构特性和材料影响,详细讨论平板衍射透镜的光学像差(如离轴像差和色差)及其校正,平板衍射透镜在纳米成像、光刻以及光电子能谱仪中的应用,最后展望其未来的发展方向和机遇。

关键词：平板衍射透镜人工微纳结构远场超分辨率成像光学像差亚衍射极限聚焦

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基于等离子体光学效应的调谐结构色器件发展及应用

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物理与工程 2022年第2期32卷 155-169页

作者：梁冬冬李绍军李阳胡崔宸北方信息控制研究院集团有限公司江苏南京211153

表面等离激元是一种在金属与介质交界面处发生的电子集群震荡,是一种由入射光引起的表面电磁波,其特点在于高度局域化。基于表面等离激元实现对微纳光电器件的精准调控成为目前科研热点。本文聚焦在人工微纳结构的光谱调控器件最新进展... 详细信息

表面等离激元是一种在金属与介质交界面处发生的电子集群震荡,是一种由入射光引起的表面电磁波,其特点在于高度局域化。基于表面等离激元实现对微纳光电器件的精准调控成为目前科研热点。本文聚焦在人工微纳结构的光谱调控器件最新进展,综述通过设计不同的微纳结构,改变结构参数,材料属性,机械拉伸柔性衬底等方法对光谱进行精准调控,实现了结构色从静态到动态的调谐改进。可实时动态调谐的滤波器在军事、国防、信息安全等领域拥有广阔的应用前景。

关键词：表面等离激元微纳光子器件人工微纳结构光谱调控器件设计

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动态可调谐超构表面在光场调控中的应用研究

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光学与光电技术 2022年第4期20卷 36-56页

作者：王继成黄仙雨李雨珂包志瑀江南大学理学院光电科学与工程系江苏无锡214122 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

超构表面可看成二维超构材料,能够在表面空间内控制光场分布。可调谐超构表面作为新的设计需求成为目前热门研究领域。利用动态可调谐的超构表面对光场的相位、偏振、强度等维度精准调控,以及调控光场与物质的相互作用研究是当前基础科... 详细信息

超构表面可看成二维超构材料,能够在表面空间内控制光场分布。可调谐超构表面作为新的设计需求成为目前热门研究领域。利用动态可调谐的超构表面对光场的相位、偏振、强度等维度精准调控,以及调控光场与物质的相互作用研究是当前基础科学与多学科融合发展的前沿研究。系统介绍了动态可调谐超构表面在结构色、偏振转换、完美吸收、图像处理等光场多维度调控及应用方面取得的最新研究进展,总结了可调谐超构表面的研究前沿与应用前景。

关键词：可调谐超构表面微纳光子器件人工微纳结构光场调控器件设计

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