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基于微纳光纤光子晶体-金薄膜的tamm态结构设计与应用研究

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五邑大学学报（自然科学版） 2023年第4期37卷 18-22,30页

作者：李春冉于洋五邑大学应用物理与材料学院广东江门529020

通常情况下,金属-光子晶体集成结构能够实现tamm态,但器件制备工艺复杂,且需要冗杂的耦合设备与探测设备相连接;在光纤端面通过沉积不同材料的周期性结构制备tamm态器件,也面临着制备工艺复杂、不易微型化等难题.本文提出一种微纳光纤... 详细信息

通常情况下,金属-光子晶体集成结构能够实现tamm态,但器件制备工艺复杂,且需要冗杂的耦合设备与探测设备相连接;在光纤端面通过沉积不同材料的周期性结构制备tamm态器件,也面临着制备工艺复杂、不易微型化等难题.本文提出一种微纳光纤光子晶体-金薄膜(Phc-Au)结构的光学tamm态系统,体积仅为2μm×(0.7×0.7)μm^(2),可以直接与光纤通信网络绝热集成;仿真计算显示,折射率传感的灵敏度可达579.3 nm/RIU;该Phc-Au结构的tamm态系统具有微型化、集成化以及高灵敏度的特点,在片上集成、光学检测和远程传感等领域,具有广泛的应用前景.

关键词：微纳光纤金属薄膜 tamm态

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对称结构光子晶体表面tamm态的光学性质

激光与红外 2019年第3期49卷 349-354页

作者：苏安潘继环蒙成举唐秀福高英俊河池学院物理与机电工程学院广西宜州546300 广西大学物理科学与工程技术学院广西南宁530004

利用传输矩阵理论和等效原理,从能级的角度研究对称结构光子晶体表面tamm态的光学性质,结果表明:在有限排列周期结构光子晶体中,介质表面可支持表面tamm态的存在,且轴向传播时通带中出现TM和TE偏振的能级简并现象,离轴传播时从通带边缘... 详细信息

利用传输矩阵理论和等效原理,从能级的角度研究对称结构光子晶体表面tamm态的光学性质,结果表明:在有限排列周期结构光子晶体中,介质表面可支持表面tamm态的存在,且轴向传播时通带中出现TM和TE偏振的能级简并现象,离轴传播时从通带边缘分离出来的非简并能级被局域于光子晶体表面而形成了光学tamm态;表面tamm态内存在很强的局域电场,而且局域电场在介质界面处分布最强;表面tamm态内的能量输运,对于低折射率介质可正反两方向输运,且输运速度快,对于高折射率介质只能正向输运,且输运速度较慢,故在高折射率介质界面处形成很强的局域光场。对称结构光子晶体表面tamm态光学性质可为光子晶体光波导和表面波传感器的研究和设计提供指导。

关键词：光子晶体传输矩阵 tamm态光学性质

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基于石墨烯和金刚石的可调谐光子器件的研究

超硬材料工程 2024年第4期36卷 1-6页

作者：张少伟翟沐华王玮张明辉问峰王宏兴西安交通大学陕西西安710049

随着5G时代的到来,对光子器件的集成度以及性能指标提出了更高的要求,而传统器件存在不可调谐、效率低和稳定性差等弊端,限制了其在高集成度、高传输速度光通讯的应用。近年来,金刚石优异的热导率和高折射优势使其成为了研究电磁吸收器... 详细信息

随着5G时代的到来,对光子器件的集成度以及性能指标提出了更高的要求,而传统器件存在不可调谐、效率低和稳定性差等弊端,限制了其在高集成度、高传输速度光通讯的应用。近年来,金刚石优异的热导率和高折射优势使其成为了研究电磁吸收器件中介质材料的最优材料之一,而石墨烯所具有磁场诱导下的离散朗道能级、可调谐化学势和易于激发太赫兹SPP等,在解决该问题中发挥着至关重要的作用。在此研究背景下,开展了基于石墨烯和金刚石的可调谐光子器件的研究,利用石墨烯化学势可调谐并且易于激发太赫兹SPP的特性,设计了一种相位型调制双带完美吸收器。研究了金刚石介质厚度、石墨烯化学势和入射角度等参量对电磁吸收器吸收性能的影响规律。该器件实现了对太赫兹信号的吸收,具有可调谐、吸收率高和稳定性强等优势。

关键词： SPP共振导模共振金刚石 tamm态太赫兹

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一维含缺陷声子晶体的反常高吸收

一维含缺陷声子晶体的反常高吸收

作者：徐红梅华中科技大学

学位级别：硕士

声波吸收的研究已成为国内外的热点课题之一，它对声功能材料的制备和工业应用意义重大，例如：声控材料和超声波探测。声学“暗物质”的探索同样吸引了众多研究人员的兴趣，这种“暗物质”上可以吸收部分频率范围内近100%的入射波，据... 详细信息

声波吸收的研究已成为国内外的热点课题之一，它对声功能材料的制备和工业应用意义重大，例如：声控材料和超声波探测。声学“暗物质”的探索同样吸引了众多研究人员的兴趣，这种“暗物质”上可以吸收部分频率范围内近100%的入射波，据报道，已有一种声吸收器[1-2]，它是由一层具有梯形折射率的壳层包裹着一个考虑耗散性质的球心所组成的一种三维晶体结构，这种梯形折射率的壳层把声波引入核心，使得入射波全部被球心介质所吸收，从而能够实现全方位宽频声吸收，应用前景十分广阔。本篇论文主要针对一维含缺陷声子晶体的吸收特性做了初步的探究，接下来是整篇文章的内容介绍。文章中，首先简单介绍了转移矩阵和位移场的理论计算方法，然后利用这些模拟了弹性波正入射于一个一维二组元周期性（周期为10）声子晶体中,通过在组元材料的lame常数上添加常数复数吸收因子来考虑其吸收（耗散）性，从而讨论晶体的传输系数（反射、透射系数）随吸收因子变化而变化的规律。其次研究了弹性波正入射于特殊设计的一维二组元含缺陷声子层状体系，当仅添加0.1%的复数吸收因子，却能实现某些频率99.7%的高吸收，这是因为弹性波在出射界面上激发介面态而实现的，针对影响吸收峰值和频率的因素做了分析，得出的结论是：通过合理的材料选择和结构设计，某频段的反常高吸收就能实现。不仅如此，我们还发现了提出的这种模型还具有单向高吸收和稳定性。最后，区别于上一个系统，提出某种体系还可以通过激发tamm态和谐腔共振态获得高吸收，通过模拟位移场分布，区分了这两种态的形成特点和机制，同时对影响吸收的大小和频宽的因素做了简要的分析，以便使得高吸收的获得更加的灵活有效。

关键词：声子晶体转移矩阵吸收因子高吸收表面波 tamm态谐腔共振态

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一维光子晶体磁场和温度传感的研究

一维光子晶体磁场和温度传感的研究

作者：徐雪影南京邮电大学

学位级别：硕士

磁场传感器产业近年来增长势头强劲,其中中等强度磁场传感器广泛应用于环境磁场监测、导航、军火探测、探矿、交通控制、机场安检、生物医学、智能电网监控等方面。一维光子晶体传感器因其独特的光子局域特性和设计上的灵活性,集体积小... 详细信息

磁场传感器产业近年来增长势头强劲,其中中等强度磁场传感器广泛应用于环境磁场监测、导航、军火探测、探矿、交通控制、机场安检、生物医学、智能电网监控等方面。一维光子晶体传感器因其独特的光子局域特性和设计上的灵活性,集体积小、灵敏度高、抗电磁干扰等优势于一身,为设计高性能传感器提供了新思路。磁场的检测一般会受到环境温度的影响,基于一维光子晶体研制了适用于中等强度磁场检测的光学型磁场和温度双参量传感器,可以解决目前磁场传感器没有消除温度的交叉敏感性,同时相对电学型的磁场传感器又可以增强抗干扰能力、提高响应速度,对磁场传感器产业具有实际意义和应用价值。本文首先提出了一种新型一维磁流体缺陷光子晶体磁场、温度传感结构,采用有限元数值方法、利用COMSOL Multiphysics在完美匹配层与散射边界条件对所设计结构的传感特性进行了性能分析和参数优化,讨论了结构参数对磁场、温度传感特性的影响。通过优化得到一维光子晶体的周期为7、缺陷层的厚度为577.58nm时,该结构在磁场为105mT和温度为00℃的范围内磁场和温度传感灵敏度分别为136.4pm/mT和-34pm/℃,且在该范围内具有良好的线性度。针对磁场的检测容易受到温度的影响,设计出了一种基于缺陷态和光学界面态tamm态混合机制的一维光子晶体磁场和温度双参量新型传感结构,对该结构的磁场和温度传感特性进行了性能分析和参数优化,在周期数选为5,缺陷层厚度为577.58nm,金属层的厚度为60nm时,在105mT磁场强度和00℃温度范围内,该传感结构的磁场传感灵敏度分别为156pm/mT、111pm/mT,温度灵敏度分别为-94pm/℃、-56pm/℃,且在分段区间内均具有良好的线性度;通过建立灵敏度系数矩阵,磁场和温度交叉敏感可以消除。最后设计了传感检测系统和传感器主要工艺。本文基于一维光子晶体光学方法设计了一种新型磁场和温度双参量传感结构,实现10T磁场强度的较高灵敏度检测,并消除温度的交叉敏感。

关键词：一维光子晶体磁场传感温度传感缺陷态 tamm态磁流体