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亚波长金属光栅的表面等离子体激元共振特性 被引量：13
1
作者 刘镜 刘娟 +1 位作者 王涌天 谢敬辉 《中国光学》 EI CAS 2011年第4期363-368,共6页
亚波长金属光栅在共振波长处有光场局域增强、异常透射等现象,为深入认识其共振机制,本文研究了亚波长金属光栅的表面等离子体激元(SPP)共振特性。通过研究不同金属光栅的几何结构以及金属介电常数对SPP共振波长的影响,获得了3种共振波... 亚波长金属光栅在共振波长处有光场局域增强、异常透射等现象,为深入认识其共振机制,本文研究了亚波长金属光栅的表面等离子体激元(SPP)共振特性。通过研究不同金属光栅的几何结构以及金属介电常数对SPP共振波长的影响,获得了3种共振波长的基本物理机制。采用周期边界元法进行数值模拟,在边界积分方程的基础上结合平面波展开方法来处理任意形状的周期性结构。模拟结果表明,3种共振波长可以分别由金属的材料、金属光栅周期和金属光栅厚度所调谐。该研究为微纳米光学器件的设计提供了依据。 展开更多
关键词 亚波长金属光栅 表面等离子体激元 共振波长 边界元方法
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面形误差对亚波长金属光栅偏振器性能的影响 被引量：7
2
作者 孟凡涛 褚金奎 +1 位作者 韩志涛 郭庆 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期951-955,共5页
基于严格耦合波理论分析了光栅面形误差对亚波长金属光栅偏振器偏振性能的影响.通过对数值结果的分析发现,光栅圆角误差、光栅侧壁倾斜误差和光栅表面粗糙误差对光栅的TM透射效率影响不大,但它们使得光栅的消光比明显降低.因此,面形误... 基于严格耦合波理论分析了光栅面形误差对亚波长金属光栅偏振器偏振性能的影响.通过对数值结果的分析发现,光栅圆角误差、光栅侧壁倾斜误差和光栅表面粗糙误差对光栅的TM透射效率影响不大,但它们使得光栅的消光比明显降低.因此,面形误差使得光栅的偏振性能明显降低.理论分析表明,顶角为直角、侧壁垂直和表面光滑的理想矩形光栅结构的偏振性能最好. 展开更多
关键词 亚波长光栅 亚波长金属光栅偏振器 面形误差 严格耦合波理论 TM透射效率 消光比
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亚波长金属光栅结构的制备与矢量衍射理论分析 被引量：4
3
作者 郑改革 詹煜 +1 位作者 曹焜 徐林华 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期935-939,共5页
利用纳米压印结合溅射和反应离子刻蚀工艺制备了周期为1μm、占空比为0.2的亚波长金属光栅,利用紫外-可见-近红外光谱仪测量了光栅的0级反射光谱。在严格耦合波分析的基础上,把光栅区域电磁场的空间谐波通过勒让德多项式展开,使用多项... 利用纳米压印结合溅射和反应离子刻蚀工艺制备了周期为1μm、占空比为0.2的亚波长金属光栅,利用紫外-可见-近红外光谱仪测量了光栅的0级反射光谱。在严格耦合波分析的基础上,把光栅区域电磁场的空间谐波通过勒让德多项式展开,使用多项式展开的谱分析法求解常微分方程,计算了该亚波长金属光栅的反射光谱及磁场分布。实验测量结果同矢量衍射理论计算结果都显示,该光栅在近红外、中红外波段具有表面等离子体共振现象。数值计算结果还表明,对于此类亚波长金属光栅,当光栅的深宽比增加时,其反射光谱中会出现更多的反射谷。 展开更多
关键词 亚波长金属光栅 纳米压印 表面等离子体
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亚波长金属偏振光栅设计与分析 被引量：3
4
作者 康宁 唐军 +4 位作者 李大林 陈萌 杨江涛 郭浩 刘俊 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第2期79-81,84,共4页
为解算大气偏振态来实现精确导航,基于严格耦合波分析,设计了适用于复眼结构的亚波长金属偏振器。针对不同周期、占空比和金属层厚度的单层、双层金属光栅进行了仿真分析,结合实际工艺水平和加工成本,最后选定周期200 nm,占空比0.5,深度... 为解算大气偏振态来实现精确导航,基于严格耦合波分析,设计了适用于复眼结构的亚波长金属偏振器。针对不同周期、占空比和金属层厚度的单层、双层金属光栅进行了仿真分析,结合实际工艺水平和加工成本,最后选定周期200 nm,占空比0.5,深度200 nm,金属层厚度100 nm的双层金属光栅作为复眼结构的检偏器,设计的双层金属光栅在中心波段450 nm的蓝光（400～500 nm）TM偏振光透射率为45%,消光比达到450,达到用于偏振导航的要求。 展开更多
关键词 亚波长金属光栅 严格耦合波分析 周期 占空比 金属厚度
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液晶调控下的亚波长金光栅反射相位
5
作者 李韵九 韦穗 +3 位作者 郝学锋 葛博群 沈川 屈磊 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1445-1453,共9页
空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)是实现光场调控的关键器件。本文研究了一种将亚波长金光栅嵌入硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCoS)构成的SLM(G-LCoS)器件模型的反射相位特性,该器件模型以ITO透明导电层和液晶构成G-L... 空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)是实现光场调控的关键器件。本文研究了一种将亚波长金光栅嵌入硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCoS)构成的SLM(G-LCoS)器件模型的反射相位特性,该器件模型以ITO透明导电层和液晶构成G-LCoS中亚波长金光栅的非对称边界。首先运用散射矩阵原理给出了亚波长金光栅反射相位的计算表达式,其次给出了下表面液晶的有效折射率计算公式。在此基础上,利用TechWiz 3D软件模拟加电情况下金光栅下表面液晶指向矢的变化,给出金光栅下表面液晶有效折射率的变化值。将得到的有效折射率数据导入到FDTD Solutions软件,对该器件结构开展了相关的仿真实验和结果分析。综合考虑了上表面的ITO色散情况、金光栅高度变化以及不同电压下液晶有效折射率值,实现了可见光范围内多波长的近2π相位调制。本文研究的器件也为AR/VR显示系统以及全息视频显示的优化提供了一种新思路。 展开更多
关键词 亚波长金属光栅 散射矩阵 液晶有效折射率 相位调制 空间光调制器
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亚波长径向偏振光栅的设计 被引量：3
6
作者 谭巧 徐启峰 谢楠 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期345-350,共6页
针对现有电力光学电流传感中法拉第旋转角的非线性测量、解调模式的光强依赖性等问题,本文设计了一种环型亚波长偏振光栅,其光栅矢量径向分布,可将偏振光的偏振分布转化为光斑强度分布并与偏振面同步旋转。应用琼斯矩阵对其偏振特性进... 针对现有电力光学电流传感中法拉第旋转角的非线性测量、解调模式的光强依赖性等问题,本文设计了一种环型亚波长偏振光栅,其光栅矢量径向分布,可将偏振光的偏振分布转化为光斑强度分布并与偏振面同步旋转。应用琼斯矩阵对其偏振特性进行分析,运用严格耦合波理论对光栅进行仿真分析与优化设计,并制备了辐射状的环型铝金属光栅。测试结果表明,光栅TM光的透过率大于80%、整体消光比大于100,可实现对光偏振态的直接检测,并具有线性测量范围大、测量结果不依赖于光的绝对强度等优点,可用于基于图像分析的偏振检测技术。 展开更多
关键词 光栅 亚波长金属光栅 径向偏振光 偏振检测
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可见光宽入射角度金属偏振分束光栅的消光比特性研究 被引量：1
7
作者 孙国斌 张锦 +3 位作者 季雪淞 胡驰 蒋世磊 刘严严 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期89-98,共10页
设计出一种工作在可见光波段宽入射角度范围具有高消光比的金属偏振分束光栅。采用等效介质理论对金属偏振分束光栅原理进行定性分析,利用严格耦合波理论和时域有限差分法对金属Al光栅进行数值仿真并详细分析了结构参数中周期、高度以... 设计出一种工作在可见光波段宽入射角度范围具有高消光比的金属偏振分束光栅。采用等效介质理论对金属偏振分束光栅原理进行定性分析,利用严格耦合波理论和时域有限差分法对金属Al光栅进行数值仿真并详细分析了结构参数中周期、高度以及光波长和入射角度等参数对偏振特性的影响。结果表明:当Al光栅占空比为0.5,周期为0.15μm,光栅脊高度为0.15μm时,在0.4~0.7μm波段和45°±10°入射角范围内,该金属偏振光栅对TM波高透射,对TE波高反射,光栅透射消光比平均35 dB,反射消光比平均12 dB,最后对制作的金属偏振光栅进行消光比测量,验证了设计结果的正确性。该研究结果对设计和制备高衍射效率、高消光比、宽波段宽入射角度范围的偏振分束器具有较好的实践指导价值。 展开更多
关键词 亚波长金属光栅 偏振分束 等效介质理论 严格耦合波理论 时域有限差分法
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吸收增强的光栅型金属-半导体-金属光电探测器的优化设计 被引量：5
8
作者 乔静 谢生 +2 位作者 毛陆虹 丛佳 董威锋 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期363-368,共6页
针对可见光通信对硅基光电探测器高响应度的要求,本文利用亚波长金属光栅的异常光学透射现象,提出一种增强与硅基CMOS工艺兼容的金属-半导体-金属光电探测器吸收的方法。采用时域有限差分法,详细分析了光栅周期、光栅高度和狭缝宽度对... 针对可见光通信对硅基光电探测器高响应度的要求,本文利用亚波长金属光栅的异常光学透射现象,提出一种增强与硅基CMOS工艺兼容的金属-半导体-金属光电探测器吸收的方法。采用时域有限差分法,详细分析了光栅周期、光栅高度和狭缝宽度对探测器吸收性能的影响,证明了类法布里-珀罗共振和表面等离子体激元是吸收增强的物理起源。对于波长615 nm的红光通信而言,探测器金属光栅的最佳周期、最佳高度和最佳狭缝宽度分别为580,91,360 nm。与没有亚波长金属光栅结构的探测器相比,本文设计的探测器吸收系数提高了32%。本文研究的MSM探测器结构与CMOS工艺完全兼容,有望在可见光通信芯片中得到实际应用。 展开更多
关键词 可见光通信 光电探测器 亚波长金属光栅 吸收增强 类法布里-珀罗共振 表面等离子体激元
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光栅干涉式触觉传感器 被引量：1
9
作者 张春鹏 褚金奎 +1 位作者 樊元义 张然 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第10期105-108,112,共5页
因光学式触觉传感器有着灵敏度高、抗干扰能力强等优点,提出了一种基于亚波长金属光栅干涉的触觉传感器。首先,基于等效介质理论和薄膜干涉理论对触觉传感器的传感原理进行介绍;接着,通过纳米压印工艺和真空蒸发镀膜工艺在柔性中间聚合... 因光学式触觉传感器有着灵敏度高、抗干扰能力强等优点,提出了一种基于亚波长金属光栅干涉的触觉传感器。首先,基于等效介质理论和薄膜干涉理论对触觉传感器的传感原理进行介绍;接着,通过纳米压印工艺和真空蒸发镀膜工艺在柔性中间聚合物片材(IPS)表面制作亚波长金属光栅,通过光刻工艺用SU—8光刻胶将亚波长金属光栅以固定间距平行离面放置,使其透射光强随接触力的施加而改变;最后,对光栅触觉传感器进行一系列力加载实验,实验结果表明:该触觉传感器的平均力分辨率可达到0.0003N/Gray以上,平均测量误差为6.3%。通过小型化设计,可以用于机械手上实现触觉传感功能。 展开更多
关键词 触觉传感器 亚波长金属光栅 纳米压印 机械手
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中波红外集成偏振光栅结构参数对偏振性能影响仿真分析 被引量：1
10
作者 王伟平 于佳睿 +1 位作者 胡小燕 赵少宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期95-102,共8页
中红外集成偏振焦平面探测技术将偏振探测技术与中波红外焦平面成像探测技术融合,通过异质集成的方式实现偏振光栅和探测器的单片集成,具有体积小、质量轻,机械稳定性高等优势,可实现多偏振方向的同时成像。像元级的亚波长金属光栅可实... 中红外集成偏振焦平面探测技术将偏振探测技术与中波红外焦平面成像探测技术融合,通过异质集成的方式实现偏振光栅和探测器的单片集成,具有体积小、质量轻,机械稳定性高等优势,可实现多偏振方向的同时成像。像元级的亚波长金属光栅可实现不同偏振方向的高消光比,然而金属材料的选择、光栅的周期、占空比、厚度等参数均会影响偏振探测器的偏振性能。给出了亚波长金属光栅的理论分析,建立了中波红外集成偏振HgCdTe探测器的偏振性能仿真模型,对不同光栅参数对探测器偏振性能影响进行了仿真分析,确定了Al光栅周期200~400 nm,占空比0.5~0.7,厚度>100 nm的参数选择。仿真分析得到在±14°入射角范围内,偏振消光比变化较小。同时,引入了Si基HgCdTe探测器,仿真分析了SiO_(2)增透膜厚度对偏振消光比的影响,确定了SiO_(2)最佳厚度在500 nm附近,对Si基和CdZnTe衬底集成偏振HgCdTe探测器的消光比进行比对,得出了Si基探测器偏振性能更优。仿真结果可为中波红外集成偏振HgCdTe探测器偏振光栅的设计提供理论指导和参考。 展开更多
关键词 中波红外 碲镉汞焦平面探测器 亚波长金属光栅 偏振 仿真
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