介质加载型混合表面等离子体波导的损耗特性 被引量：3

1

作者 李志全 牛力勇 +3 位作者 严蕾 朱君 王志斌 郑文颖 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期677-681,共5页

为实现长距离传输及亚波长尺度的模式限制,在传统介质加载型表面等离子结构的基础上,设计了一种微孔介质加载混合表面等离子体波导,采用时域有限差分法(FDTD)对该波导模式场分布及传输特性进行了相应的研究。研究表明所设计的波导结构... 为实现长距离传输及亚波长尺度的模式限制,在传统介质加载型表面等离子结构的基础上,设计了一种微孔介质加载混合表面等离子体波导,采用时域有限差分法(FDTD)对该波导模式场分布及传输特性进行了相应的研究。研究表明所设计的波导结构具有较强的局域场限制,通过在孔内填充增益介质,使混合等离子体波导的传输损耗得到了补偿,输出端的表面等离子激元实现了增益放大。结果表明,通过调整波导的几何参数和电磁参数,可以显著提高波导的场限制,降低波导本身的损耗,其中当孔与金属之间距离为44 nm时,波导的损耗达最小约为-13 d B/μm。这一设计可以为光子器件集成提供一定的理论和实验借鉴价值。 展开更多

关键词 混合表面等离子体波导 介质加载 增益介质 传输特性

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金属脊-三角形半导体型混合表面等离子体波导

2

作者 李志全 岳中 +4 位作者 白兰迪 刘同磊 冯丹丹 顾而丹 李文超 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期761-766,共6页

提出了一种新颖的基于金属脊-三角形半导体的混合表面等离子体波导结构,基于有限元法对该波导结构进行了数值仿真和分析.主要研究了该结构的电场分布、传输长度、归一化模场面积和质量因数.结果表明:在工作波长为1 550 nm时,通过优化参... 提出了一种新颖的基于金属脊-三角形半导体的混合表面等离子体波导结构,基于有限元法对该波导结构进行了数值仿真和分析.主要研究了该结构的电场分布、传输长度、归一化模场面积和质量因数.结果表明:在工作波长为1 550 nm时,通过优化参数,其有效模场面积达到0.00193 λ~2,传输长度为37.7μm,质量因数为4853,该结构具有较低的损耗.与金属平板混合波导结构相比,具有更大的质量因数,更强的光场限制能力,波导的综合性能更好.这种波导结构在微纳米光子学、光电子通讯和光信息存储等领域具有广阔应用前景. 展开更多

关键词 混合表面等离子体波导 传输特性 有限元法 表面等离子体

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混合表面等离子体光子晶体波导 被引量：1

3

作者 汪梅婷 周春亮 +2 位作者 郭佳 王美玉 童凯 《量子电子学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期507-512,共6页

提出了一种新型金属-绝缘体-半导体(MIS)混合表面等离子体结构,基于时域有限差分法验证了该结构在归一化频率范围(0.243~0.271)α/λ内具有明显的TM模式带隙。在二维光子晶体层移除或改变中间行空气孔半径构成线缺陷,形成混合波导结构1... 提出了一种新型金属-绝缘体-半导体(MIS)混合表面等离子体结构,基于时域有限差分法验证了该结构在归一化频率范围(0.243~0.271)α/λ内具有明显的TM模式带隙。在二维光子晶体层移除或改变中间行空气孔半径构成线缺陷,形成混合波导结构1和2。分析表明入射光频率位于带隙内的光子能量被很好地局域在低折射率层中,且只能沿线缺陷传输。当入射波长为1550 nm时,两种波导的传输距离分别为18.41μm、15.70μm,群速度极值分别为0.186c、0.166c,品质因数达到384.74、1042.50。此波导能通过光子晶体层的线缺陷控制低折射率层表面等离子体(SPP)激光的传输路径,为波导器件的研究提供了有效的理论依据。 展开更多

关键词 光子晶体 光学器件 金属-绝缘体-半导体波导 时域有限差分法 表面等离子体

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聚合物波导型表面等离子体共振传感器的特性研究 被引量：9

4

作者 张以亮 汪建斌 +1 位作者 黄晓亮 张丹 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期948-951,共4页

基于表面等离子体共振理论,将SU-8作为波导芯层材料,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为下包层材料,设计了一款聚合物波导型SPR传感器。理论计算了波导芯层折射率、被测物折射率、不同金属薄膜及其厚度等因素对表面等离子体共振曲线的影响。分... 基于表面等离子体共振理论,将SU-8作为波导芯层材料,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为下包层材料,设计了一款聚合物波导型SPR传感器。理论计算了波导芯层折射率、被测物折射率、不同金属薄膜及其厚度等因素对表面等离子体共振曲线的影响。分析结果表明,在可测试范围内,被测物折射率越大,灵敏度越高;波导芯层折射率减小,共振峰向长波方向移动,被测物检测范围整体向折射率小的方向偏移,波导芯层折射率增大则相反。 展开更多

关键词 聚合物波导传感器 表面等离子体共振 折射率

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基于局域表面等离子体共振效应的聚合物波导传感器特性研究 被引量：12

5

作者 刘森波 付浩 +1 位作者 李小龙 张丹 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期112-116,共5页

以SU-8光刻胶作为波导芯层材料,设计了基于金纳米粒子的局域表面等离子体共振(LSPR)波导传感器。根据Mie理论,建立了金纳米粒子的消光模型,理论分析了纳米粒子半径、待测物折射率等因素对局域表面等离子体共振曲线的影响。分析表明:当... 以SU-8光刻胶作为波导芯层材料,设计了基于金纳米粒子的局域表面等离子体共振(LSPR)波导传感器。根据Mie理论,建立了金纳米粒子的消光模型,理论分析了纳米粒子半径、待测物折射率等因素对局域表面等离子体共振曲线的影响。分析表明:当待测液体折射率增大时,LSPR共振峰的位置发生红移。随着金纳米粒子半径的逐渐增大,传感器灵敏度增加。共振吸收峰逐渐由单峰变为双峰,其中一个峰位于520 nm波长附近,主要由表面等离子体吸收造成;另一个峰随金纳米粒子半径的增大而逐渐红移,主要由表面等离子体散射造成。 展开更多

关键词 聚合物波导传感器 局域表面等离子体共振 金纳米粒子

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聚四氟乙烯的CH_4/O_2混合气体等离子体表面亲水改性研究 被引量：15

6

作者 陈晓东 孙瑞焕 王建祺 《辐射研究与辐射工艺学报》 CSCD 北大核心 2000年第1期25-29,共5页

利用 ＣＨ４／Ｏ２混合气体等离子体对聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）进行表面改性，利用角分辨ＸＰＳ和接触角对改性效果进行表征。结果表明： ＣＨ４／Ｏ２混合气体等离子体处理，在一定条件下可较好地改善ＰＴＦＥ的表面亲水性。对等离子体... 利用 ＣＨ４／Ｏ２混合气体等离子体对聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）进行表面改性，利用角分辨ＸＰＳ和接触角对改性效果进行表征。结果表明： ＣＨ４／Ｏ２混合气体等离子体处理，在一定条件下可较好地改善ＰＴＦＥ的表面亲水性。对等离子体处理机理进行了探讨，认为在处理过程中存在相互影响的聚合、刻蚀和氧化作用，而 Ｏ２等离子体的刻蚀作用对 ＰＴＦＥ的表面亲水改性起着不良的影响。 展开更多

关键词 等离子体 表面改性 聚四氟乙烯 混合气体

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带有增益介质层的混合脊状等离子体波导的传输特性 被引量：1

7

作者 李志全 郑文颖 +2 位作者 牛力勇 李晓云 李莎 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期98-103,共6页

在传统脊状等离子体波导的基础上设计了一种带有增益介质层的新型混合脊状等离子体波导,其结构中的介质层部分包含两个区域:前区为单一介质,后区的脊是由2种介质构成的双层脊区。采用二维时域有限差分方法分析了波导结构的传输特性,得到... 在传统脊状等离子体波导的基础上设计了一种带有增益介质层的新型混合脊状等离子体波导,其结构中的介质层部分包含两个区域:前区为单一介质,后区的脊是由2种介质构成的双层脊区。采用二维时域有限差分方法分析了波导结构的传输特性,得到了TM模下的电场分布图,并对输出功率以及传输损耗与结构参数和介质折射率的变化规律进行了讨论。结果表明,在波导中引入的增益介质材料磷化铟后其损耗达到-6 dB/μm。此种波导结构对于光集成芯片的研究与制作具有重要意义。 展开更多

关键词 混合等离子体波导 增益介质 传输特性

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传导型表面等离子体激元波导结构的传播研究进展 被引量：2

8

作者 朱君 赵玲玲 +1 位作者 严蕾 李志全 《激光杂志》 北大核心 2015年第10期1-6,共6页

表面等离子体激元(SPPs)是通过改变金属表面的亚波长结构实现的一种光波与可迁移的表面电荷之间电磁模,可以用来从而传输光能量,且不受衍射极限的限制。正因为SPPs这种独特的性质,使其在纳米量级操纵光能量发挥着重要的作用。当前已经... 表面等离子体激元(SPPs)是通过改变金属表面的亚波长结构实现的一种光波与可迁移的表面电荷之间电磁模,可以用来从而传输光能量,且不受衍射极限的限制。正因为SPPs这种独特的性质,使其在纳米量级操纵光能量发挥着重要的作用。当前已经产生了以SPPs研究为核心内容的亚波长光学这一学科,科学家们对此进行了广泛的研究,提出了各种的器件与机理。本文以亚波长尺度的波导结构为基础,从当前发展的较为成熟多种波导结构、应用情况对传导型表面等离子体激元的传播的研究进行了回顾和讨论,旨在将这一领域相关研究成果及发展方向展示给读者。 展开更多

关键词 亚波长光学 表面等离子体学 局域化 平衡态 波导结构

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集成波导型表面等离子体共振传感芯片及其理论分析 被引量：1

9

作者 吴斌 王庆康 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期109-113,共5页

集成波导型表面等离子体共振传感芯片是表面等离子体共振传感技术和微电子制造技术相结合的产物。介绍了集成表面等离子体共振传感芯片的工作机理和基本结构,并通过基于传统波导模式的分析法结合表面等离子体波的色散方程,发展出简单实... 集成波导型表面等离子体共振传感芯片是表面等离子体共振传感技术和微电子制造技术相结合的产物。介绍了集成表面等离子体共振传感芯片的工作机理和基本结构,并通过基于传统波导模式的分析法结合表面等离子体波的色散方程,发展出简单实用的波导表面等离子体共振分析方法。利用该方法对波导型表面等离子体共振传感芯片的工作状态进行了理论建模,给出了各特性参数之间的关系。这证明该方法是分析等离子体共振传感芯片优化的有力工具。 展开更多

关键词 光电子学 波导表面等离子体共振分析方法 理论建模 表面等离子体共振传感芯片

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表面等离子体激元的原理与应用

10

作者 王强 陈泳竹 《材料研究与应用》 CAS 2024年第1期81-94,共14页

光与物质之间的相互作用,被视为光学应用的最基础物理问题。由光与凝聚态物质之间的相互作用形成的表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons, SPPs),是一种新型的元激发准粒子,因其具有独特的色散和局域场增强特性引起广泛关注。S... 光与物质之间的相互作用,被视为光学应用的最基础物理问题。由光与凝聚态物质之间的相互作用形成的表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons, SPPs),是一种新型的元激发准粒子,因其具有独特的色散和局域场增强特性引起广泛关注。SPPs器件打破了传统光学衍射限制,在纳米光子器件中有独特优势,应用于微纳光子学的前沿研究。阐述了SPPs的色散关系、激发方式、传播形式和物理性质,重点探讨了SPPs在波导、近场光学、传感器、生物医疗、光子芯片、表面增强拉曼散射和太阳能电池等方面的应用,并提出了研究前景。 展开更多

关键词 表面等离子体激元 衍射极限 局域场增强 表面等离子体共振 亚波长光学应用 波导 光子芯片 原理

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具有长程传播和亚波长模式局域性的混合双楔形等离子体波导（英文） 被引量：1

11

作者 岳文成 姚培军 +1 位作者 陈小林 陶润夏 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期663-667,共5页

提出一个混合双楔形等离子体波导,该波导由两个楔形介质波导和一个菱形金属线组成.电介质楔形波导模式和长程表面等离子体模式的耦合使得该波导可以获得低损耗的传播和超深的亚波长的模式局域性.混合双楔形等离子体波导在得到一个532μ... 提出一个混合双楔形等离子体波导,该波导由两个楔形介质波导和一个菱形金属线组成.电介质楔形波导模式和长程表面等离子体模式的耦合使得该波导可以获得低损耗的传播和超深的亚波长的模式局域性.混合双楔形等离子体波导在得到一个532μm的传播长度的同时可以得到一个2. 9×10^(-3)的超小的归一化模式面积或者在得到一个6. 2×10^(-3)的归一化模式面积的同时可以得到一个3 028μm的超长的传播距离.此外,还研究了制作过程中可能存在的误差对该波导模式性质的影响.计算结果表明,该混合双楔形等离子体波导具有一定的制作容差性. 展开更多

关键词 波导 表面等离子体 光子集成电路

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基于表面等离子体激元的新型金属光栅波导的研究 被引量：1

12

作者 张建伟 蔡祥宝 连艳杰 《南京邮电大学学报（自然科学版）》 2011年第5期104-107,共4页

对基于表面等离子体激元的五层金属光栅透射现象进行了分析研究。根据仿真得出的透射和发射谱线,分析得出五层金属光栅有良好的增透效果。研究中发现在1 550 nm通信波段附近,通过改变金属光栅的周期长度,可以对反射谱进行波长调谐,实现... 对基于表面等离子体激元的五层金属光栅透射现象进行了分析研究。根据仿真得出的透射和发射谱线,分析得出五层金属光栅有良好的增透效果。研究中发现在1 550 nm通信波段附近,通过改变金属光栅的周期长度,可以对反射谱进行波长调谐,实现增透波长的选择。 展开更多

关键词 五层光栅波导 时域有限差分法 表面等离子体激元 反射谱

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金属椭圆表面等离子体波导传输特性研究

13

作者 吴博雯 黄志祥 +1 位作者 王丽华 吴先良 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期252-256,共5页

设计了一种高折射率基底的椭圆表面等离子体波导,基于有限元法对此波导支持的基模的能流密度分布、有效折射率、传播长度、有效面积与几何参数、结构之间的关系进行了分析.能流密度分布表明能量主要集中分布在两个金属椭圆柱之间的中心... 设计了一种高折射率基底的椭圆表面等离子体波导,基于有限元法对此波导支持的基模的能流密度分布、有效折射率、传播长度、有效面积与几何参数、结构之间的关系进行了分析.能流密度分布表明能量主要集中分布在两个金属椭圆柱之间的中心区域,在金属与锗基底、基底与基底之间也存在能量.通过调节两个椭圆的中心距离及其两个半轴的大小,可以实现此波导模式传输特性的分析。工作波长确定时有效折射率随中心距的增大而减小,而传播长度增大。 展开更多

关键词 纤维与波导光学 金属椭圆 表面等离子体波导 有效折射率 传播长度

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具有可控模式特性的类楔形表面等离子体波导

14

作者 岳文成 姚培军 +2 位作者 陶润夏 陈小林 明海 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期238-242,共5页

表面等离子体波导能够突破光的衍射极限,提供亚波长的模式局域性。由于其独特的性质,表面等离子体波导引起了广泛的关注。但是,之前报道的各种表面等离子体波导基本没有涉及到波导结构的可调谐性.这里,我们提出了一种类楔形表面等离子... 表面等离子体波导能够突破光的衍射极限,提供亚波长的模式局域性。由于其独特的性质,表面等离子体波导引起了广泛的关注。但是,之前报道的各种表面等离子体波导基本没有涉及到波导结构的可调谐性.这里,我们提出了一种类楔形表面等离子体波导,用有限元方法(FEM)研究了该表面等离子体波导的模式特性。该类楔形表面等离子体波导可以实现超深的亚波长的模式局域性,通过改变波导的结构参数,我们可以对波导的模式局域性和传输损耗进行调控。 展开更多

关键词 纤维与波导光学 可控模式特性 有限元方法 表面等离子体

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增加表面等离子体波导中慢光的传播长度研究

15

作者 蔡冬冬 韩博 姜淳 《信息技术》 2012年第9期62-65,共4页

因为金属内部的吸收损耗,表面等离子体波导的应用受到了阻碍。通过在电介质芯中引入非线性材料,提出了参量增益机制来补偿纳米尺寸金属-绝缘体-金属(MIM)波导中的传输损耗。有限差分时域法(FDTD)进行仿真结果表明,使用此方法群速度为0.0... 因为金属内部的吸收损耗,表面等离子体波导的应用受到了阻碍。通过在电介质芯中引入非线性材料,提出了参量增益机制来补偿纳米尺寸金属-绝缘体-金属(MIM)波导中的传输损耗。有限差分时域法(FDTD)进行仿真结果表明,使用此方法群速度为0.005c的慢光的传播长度显著增加到为原来的四倍。 展开更多

关键词 参量增益 表面等离子体 慢光 金属-绝缘体-金属波导

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铝掺杂氧化锌-空气表面等离子体波导中通信频率的慢光效应 被引量：1

16

作者 李文峰 张峻华 李春雷 《科学技术创新》 2021年第4期43-44,共2页

由贵金属(金或银)与介质构成的表面等离子体波导,由于常用通信频率远低于表面等离子体频率,无法在通信频率附近产生慢光效应。本文利用半导体材料铝掺杂氧化锌和空气构成了结构简单的表面等离子体波导,实现了通信频率的慢光效应。由波... 由贵金属(金或银)与介质构成的表面等离子体波导,由于常用通信频率远低于表面等离子体频率,无法在通信频率附近产生慢光效应。本文利用半导体材料铝掺杂氧化锌和空气构成了结构简单的表面等离子体波导,实现了通信频率的慢光效应。由波导的色散方程出发,讨论了表面等离子体的色散和群速度;利用时域有限差分方法,验证了分析结果的正确性;根据波导的二阶色散和三阶色散理论分析了脉冲失真的机制。铝掺杂氧化锌-空气表面等离子体波导在光延迟线方面有潜在的应用,并且结构简单,容易加工制造。 展开更多

关键词 表面等离子体 慢光 脉冲失真 波导

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中远红外波段周期凹槽金属表面的等离子体激元 被引量：2

17

作者 朱方明 李军 胡克用 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期110-117,共8页

对中远红外波段周期凹槽金属表面结构上传播的表面等离子体激元(SPPs)进行了研究,结果表明金属表面刻周期凹槽可以显著降低人工SPPs的渐近频率,并能提高金属表面对电磁场的约束能力.进一步研究了该波段金属的吸收损耗对人工SPPs(SSPPs)... 对中远红外波段周期凹槽金属表面结构上传播的表面等离子体激元(SPPs)进行了研究,结果表明金属表面刻周期凹槽可以显著降低人工SPPs的渐近频率,并能提高金属表面对电磁场的约束能力.进一步研究了该波段金属的吸收损耗对人工SPPs(SSPPs)特性的影响,结果显示基于刻槽周期表面结构,不仅可以获得场的亚波长约束,还可以实现长距离传输.通过对电磁波沿该表面结构传输特性的模拟,验证了表面结构所支持的SSPPs的导波能力.该表面结构对设计和开发中远红外波段的新型集成导波器件具有参考意义. 展开更多

关键词 波导光学 表面等离子体激元 中远红外波段 波导 亚波长约束

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GH4169高温合金混合等离子体深孔加工试验研究 被引量：1

18

作者 吴伏家 王帅 +1 位作者 刘军强 周浩 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第11期22-27,共6页

GH4169高温合金深孔零件广泛应用于航空、航天领域,利用传统钻削方法加工GH4169高温合金深孔存在刀具磨损严重、切削热大、切削效率低等问题。混合等离子体加工属于特种加工方式的一种,具有零切削力、加工效率高的特点,把混合等离子体... GH4169高温合金深孔零件广泛应用于航空、航天领域,利用传统钻削方法加工GH4169高温合金深孔存在刀具磨损严重、切削热大、切削效率低等问题。混合等离子体加工属于特种加工方式的一种,具有零切削力、加工效率高的特点,把混合等离子体加工运用于GH4169高温合金的深孔加工中,可以解决GH4169高温合金的深孔难加工问题。利用混合等离子体对GH4169高温合金进行深孔加工时,峰值电流、主轴转速和电极进给速度是重要影响因素,表面质量和材料去除率是衡量加工效果的性能指标。利用控制单因素和正交试验的方法进行验证,将得到的试验数据运用极值法和灰色关联度进行分析,得到最佳试验参数组合:峰值电流25A、主轴转速75rad/min、电极进给速度0.45mm/min,测得的材料去除率为158.65mm3/min,表面粗糙度为1.9μm,其加工效率相比于GH4169的钻削深孔加工具有较大的提高。 展开更多

关键词 GH4169高温合金 混合等离子体深孔加工 灰色关联度 材料去除率 表面粗糙度

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基于渐变结构的矩形腔表面波等离子体源仿真和设计 被引量：2

19

作者 林毅 张文聪 +1 位作者 肖玮 黄卡玛 《微波学报》 CSCD 北大核心 2016年第2期59-62,76,共5页

目前,大尺寸矩形腔表面波等离子体源的设计中,利用缝隙辐射器耦合微波能量时,绝大部分都是在波导的宽边开缝,这在一定程度上限制了电场均匀性的进一步提高。本文提出了一种基于渐变结构的缝隙辐射器设计,即扩展波导宽边同时压缩窄边形... 目前,大尺寸矩形腔表面波等离子体源的设计中,利用缝隙辐射器耦合微波能量时,绝大部分都是在波导的宽边开缝,这在一定程度上限制了电场均匀性的进一步提高。本文提出了一种基于渐变结构的缝隙辐射器设计,即扩展波导宽边同时压缩窄边形成具有稳定模式的宽边更宽窄边更窄的结构。设计了加载短路面的缝隙阵列耦合结构并利用时域有限差分(FDTD)方法计算了电子密度为1.79×10^(18)m^(-3)、碰撞频率为3×10~8Hz时石英-等离子体分界面上电场幅度分布,并与传统波导开缝结构对比,实现了电场均匀性的有效提升,并得到了稳定的表面波模式。 展开更多

关键词 表面波等离子体 大尺寸 渐变结构 缝隙波导 均匀性

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基于表面等离子体共振的光子晶体光纤温度传感器 被引量：3

20

作者 叶楚妮 陈鹤鸣 《光通信技术》 2021年第11期1-5,共5页

为了解决涂敷在光子晶体光纤(PCF)外表面的金属膜易氧化和传感器灵敏度较低的问题,提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)的双层膜侧抛光PCF温度传感器。该PCF的2个抛光面相互垂直,光纤的抛光表面涂覆银,并在银膜外面涂覆一层厚度为20 nm... 为了解决涂敷在光子晶体光纤(PCF)外表面的金属膜易氧化和传感器灵敏度较低的问题,提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)的双层膜侧抛光PCF温度传感器。该PCF的2个抛光面相互垂直,光纤的抛光表面涂覆银,并在银膜外面涂覆一层厚度为20 nm的SiO_(2)膜。使用COMSOL仿真软件对传感器的特性进行数值仿真,仿真结果表明:传感器的温度测量区间为10~60℃,最高灵敏度为20.2 nm/℃,温度分辨率可达4.95×10^(-3)℃。 展开更多

关键词 光子晶体光纤 表面等离子体共振 温度传感器 乙醇氯仿混合液 有限元法

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