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基于耦合开口方环共振空腔的可控法诺共振研究 被引量：8
1
作者 石悦 张冠茂 +2 位作者 安厚霖 胡南 顾梦琪 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期187-195,共9页
基于表面等离子激元理论与金属-介质-金属波导结构提出一个由开口方环共振空腔、挡板及MIM波导组成的波导结构,并使用有限元方法系统地研究了该结构的透射特性.仿真计算结果表明:该结构可以产生法诺共振现象,其共振波长可以通过改变开... 基于表面等离子激元理论与金属-介质-金属波导结构提出一个由开口方环共振空腔、挡板及MIM波导组成的波导结构,并使用有限元方法系统地研究了该结构的透射特性.仿真计算结果表明:该结构可以产生法诺共振现象,其共振波长可以通过改变开口方环空腔的长度及开口大小进行调节,该结构敏感度可达1 600nm/RIU,品质因数为1.31×10~5.此外,通过调整方环共振空腔上开口的位置,在波导中产生了双重法诺共振现象,其敏感度可达1 700nm/RIU,品质因数为8.3×10~4.该结构有望在光学集成回路,尤其是纳米生物传感器方面得到比较广泛的应用. 展开更多
关键词 表面等离子激元 开口方环谐振腔 法诺共振 介质波导 传输谱 品质因数 光学传感与传感器
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快速数值差分递推改进算法在超宽连续谱模拟中的应用研究 被引量：1
2
作者 邱桥飞 张冠茂 张晓萍 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期29-35,共7页
对快速数值差分递推公式进行了改进,使之能够求解带有脉冲自陡峭项和脉冲内喇曼散射项的非线性薛定谔方程.通过与传统孤子解析结果及分步傅里叶方法数值结果的对比分析表明,快速数值差分递推改进算法是一种快速而准确的数值计算方法,它... 对快速数值差分递推公式进行了改进,使之能够求解带有脉冲自陡峭项和脉冲内喇曼散射项的非线性薛定谔方程.通过与传统孤子解析结果及分步傅里叶方法数值结果的对比分析表明,快速数值差分递推改进算法是一种快速而准确的数值计算方法,它不仅能够同步考虑光学媒质中的群速色散作用和非线性克尔作用,而且将所有高阶非线性项对光脉冲传输的影响也考虑了进去.运用该算法模拟了由于光纤非线性效应和群速色散效应共同作用所产生的超宽连续谱现象,为光学媒质中一系列非线性现象的模拟提供了新的研究思路. 展开更多
关键词 快速数值差分递推改进算法 非线性薛定谔方程 超宽连续谱 脉冲自陡峭效应 脉冲内喇曼散射效应
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分子动力学模拟研究外电场对咪唑类离子液体振动谱的影响（英文） 被引量：2
3
作者 陈文琼 关永吉 +1 位作者 张晓萍 邓友全 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2018年第8期912-919,共8页
本文利用分子动力学模拟研究了外电场对咪唑类离子液体1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(EMIMPF6)从0到4000cm^(-1)范围内振动谱的影响。研究结果表明,在没有外电场时利用分子动力学模拟计算得到的从400到4000 cm^(-1)的振动带可以重现实验... 本文利用分子动力学模拟研究了外电场对咪唑类离子液体1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(EMIMPF6)从0到4000cm^(-1)范围内振动谱的影响。研究结果表明,在没有外电场时利用分子动力学模拟计算得到的从400到4000 cm^(-1)的振动带可以重现实验测得的谱。当外电场从0到9 V?nm^(-1)变化时,在50.0和199.8 cm^(-1)处的振动带强度持续增强然后趋于饱和,而从400到4000 cm^(-1)的振动带强度明显减弱并最终消失。此外,在外电场从0变到2 V?nm^(-1)时,50.0 cm^(-1)的振动带红移了16.7 cm^(-1),然后当外电场变化到3 V?nm^(-1)及更大时,该振动带红移增大到33.3 cm^(-1)。在外电场从0变到3 V?nm^(-1)时,3396.6 cm^(-1)的振动带红移大约16.7 cm^(-1),然后当外电场增大到4 V?nm^(-1)甚至更大时,该振动带红移33.3 cm^(-1),但是从0到4000 cm^(-1)的其他振动带的位置几乎没有变化。基于对模拟结果和先前报道文献的进一步分析,对于50.0 cm^(-1)的振动带,增加的外电场增强了阳离子和阴离子之间的极性使阳离子和阴离子间的偶极矩增大,因此该振动带的强度不断增大然后达到饱和。对于199.8 cm^(-1)的振动带增加的外电场增强了乙基链的扭转,使该振动带的强度增大并达到饱和。对于从400到4000 cm^(-1)的其他振动带,增加的外电场使EMIMPF_6中的阳离子和阴离子的取向更一致,并且可以推测这种更一致的取向可能会削弱振动带的强度甚至使它们消失。50.0 cm^(-1)处振动带的红移可能是由于外电场破坏了EMIMPF_6内部的静电场分布进而减弱了阳离子和阴离子间的相互作用。3396.6 cm^(-1)处振动带的红移可归功于外电场减弱了氮原子与阳离子咪唑环上酸性氢原子间形成的氢键的拉伸振动。对于其他的振动带,由于官能团固有的拉伸、弯曲、转动振动不受外电场的影响,外电场没有改变振动带的位置。 展开更多
关键词 振动谱 外电场 离子液体 分子动力学模拟
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快速数值差分递推算法在偏振模色散作用下光脉冲传输中的应用研究
4
作者 许晋 张冠茂 张晓萍 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1794-1799,共6页
利用快速数值差分递推算法对非线性薛定谔方程进行推导分析,得到一个同时考虑群速色散效应、非线性效应以及偏振模色散效应的时域快速数值差分递推关系,并将该方法应用于研究偏振模色散作用下的光脉冲传输,得到的计算结果分别与解析结... 利用快速数值差分递推算法对非线性薛定谔方程进行推导分析,得到一个同时考虑群速色散效应、非线性效应以及偏振模色散效应的时域快速数值差分递推关系,并将该方法应用于研究偏振模色散作用下的光脉冲传输,得到的计算结果分别与解析结果和传统的分步傅里叶算法所得结果进行对比,表明这种快速数值差分递推算法拥有很高的计算准确度,并且物理模型更加合理,完全适合分析计算偏振模色散作用下的光脉冲传输问题.利用该方法研究了光脉冲的畸变以及脉冲展宽问题,获得的计算结果为光纤传输系统的设计提供了参考. 展开更多
关键词 光纤通信 偏振模色散 快速数值差分递推算法 零邻域马克劳林展开 脉冲展宽 脉冲畸变
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基于六角形晶格的光子晶体零折射率特性及其光学应用研究
5
作者 程星亮 程丽彬 +1 位作者 豆振领 张冠茂 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1474-1478,共6页
运用色散特性分析的方法,在六角形晶格光子晶体能带结构的布里渊区中心找到了狄拉克点,用等效媒质理论验证了在这一点上光子晶体的等效介电常量和等效磁导率同时为零,即存在狄拉克频点,用此六角形晶格光子晶体可以实现零折射率材料.随... 运用色散特性分析的方法,在六角形晶格光子晶体能带结构的布里渊区中心找到了狄拉克点,用等效媒质理论验证了在这一点上光子晶体的等效介电常量和等效磁导率同时为零,即存在狄拉克频点,用此六角形晶格光子晶体可以实现零折射率材料.随后运用有限元数值仿真方法,研究了此六角形晶格结构在狄拉克频点及其附近所呈现的零折射率特性.将此种六角形晶格光子晶体经过合理设计用以制作凹透镜,发现可以实现远场的亚波长聚焦.此外在凹透镜的入射面处引入防反射结构可以在一定程度上增强聚焦效果,提高了系统的分辨率. 展开更多
关键词 六角形晶格光子晶体 狄拉克点 零折射率 凹透镜 亚波长聚焦
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基于洛伦兹函数微扰的磁光光纤布喇格光栅线性透射谱和非线性双稳特性研究
6
作者 孔德乾 张冠茂 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1755-1760,共6页
基于非线性耦合模理论,利用逆向递推龙格-库塔法,数值研究了在磁光耦合系数中引入洛伦兹函数微扰后对磁光光纤布喇格光栅线性透射谱和非线性双稳特性的影响.研究结果表明:给磁光耦合系数引入洛伦兹微扰能在线性透射谱阻带中打开线宽极... 基于非线性耦合模理论,利用逆向递推龙格-库塔法,数值研究了在磁光耦合系数中引入洛伦兹函数微扰后对磁光光纤布喇格光栅线性透射谱和非线性双稳特性的影响.研究结果表明:给磁光耦合系数引入洛伦兹微扰能在线性透射谱阻带中打开线宽极窄的一个透射窗口,微扰宽度和微扰中心位置可以影响透射窗口的位置、宽度以及峰值大小;当微扰宽度和微扰中心位置发生变化时,光栅的双稳特性表现出明显的差异,合理地选择微扰参量可以实现对其双稳特性的优化. 展开更多
关键词 洛伦兹微扰 线性透射谱 双稳特性 非线性耦合模方程 磁光光纤布喇格光栅
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基于表面等离子激元的口径耦合多功能非对称半圆腔滤波器设计 被引量：5
7
作者 王志爽 张冠茂 +1 位作者 刘海瑞 乔利涛 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期82-89,共8页
采用口径耦合的方法构造了一种金属-介质-金属非对称结构滤波器,由两个半圆腔通过两个矩形口径与波导管相连形成.运用有限元法仿真计算获得了该结构的磁场、透射谱、带宽及边沿陡峭度分布曲线.研究结果表明,通过调节结构参数,滤波器的... 采用口径耦合的方法构造了一种金属-介质-金属非对称结构滤波器,由两个半圆腔通过两个矩形口径与波导管相连形成.运用有限元法仿真计算获得了该结构的磁场、透射谱、带宽及边沿陡峭度分布曲线.研究结果表明,通过调节结构参数,滤波器的透射曲线出现明显的红移或蓝移现象,且曲线分布平滑,其通带透射比高达0.95,阻带则具有平坦特性且透射比低至0.001,通带、阻带均具有较宽的带宽.对滤波器进行结构参数优化,可以实现类似矩形滤波器的特性,在光通信波段的三个通信窗口能够实现通道选择的滤波功能.该滤波器在微纳光学器件集成尤其是光通信系统中有良好的应用前景. 展开更多
关键词 表面等离子激元 非对称金属-介质-金属结构滤波器 有限元方法 半圆形谐振腔 口径耦合 传输透射谱
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基于耦合T型空腔的多重法诺共振现象 被引量：7
8
作者 安厚霖 张冠茂 +2 位作者 胡南 石悦 王志爽 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期106-111,共6页
提出由T型空腔和挡板组成的两种金属一电介质一金属（MIM）波导结构，分别为：正T型空腔结构和倒T型空腔结构，并应用有限元法系统地研究了该结构的透射特性．对于正T型空腔结构，仿真结果出现了双重法诺共振现象，并且共振波长可以通... 提出由T型空腔和挡板组成的两种金属一电介质一金属（MIM）波导结构，分别为：正T型空腔结构和倒T型空腔结构，并应用有限元法系统地研究了该结构的透射特性．对于正T型空腔结构，仿真结果出现了双重法诺共振现象，并且共振波长可以通过改变T型空腔长度和高度进行调节．该结构有助于设计成敏感度达到1620nm／RIU、品质因数为5．4×10^4的纳米传感器．对于倒置T型空腔，在波导中产生了多重法诺共振现象，其敏感度可达1560nm／RIU，品质因数为9．37×10^4．该结构有望在光学集成回路，特别是纳米传感器、光束分路器方面具有广泛应用． 展开更多
关键词 波导 表面等离子激元 法诺共振 T型谐振腔 传输谱 品质因数 光学传感与传感器
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基于SPPs的方形凹环结构MIM滤波器设计 被引量：4
9
作者 刘海瑞 张冠茂 +1 位作者 王志爽 乔利涛 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期106-112,共7页
基于表面等离子体波的传播特性提出了一种由方形凹环与波导管耦合而成的MIM结构滤波器,运用有限元法数值计算获得了该滤波结构的磁场分布、透射谱和共振波长分布曲线.研究结果表明,其阻带透射率最小透射比可低至0.01,通带最大透射比则高... 基于表面等离子体波的传播特性提出了一种由方形凹环与波导管耦合而成的MIM结构滤波器,运用有限元法数值计算获得了该滤波结构的磁场分布、透射谱和共振波长分布曲线.研究结果表明,其阻带透射率最小透射比可低至0.01,通带最大透射比则高达0.96,并且顶部分布平滑.在增大滤波器波导结构参数I、H时,相应的透射谱线会有明显的红移,且不同模式阻带的透射比也会随之改变,此外共振波长与结构参数的变化呈现线性关系.在增大结构参数D时,模式1的透射率从之前的0.63增加到0.80,模式1最终消失,其余模式几乎不变,同时共振波长分布与参数D的变化无关.通过结构参数的优化,可以使波导结构的品质因数从14.82提升到17.07,通频带亦有所增加.该MIM结构滤波器具有封装尺寸小、多模式、阻带较窄、通带平滑、良好的品质因数以及可调节性,在微纳集成光学器件尤其是波分复用系统中有着良好的应用前景. 展开更多
关键词 表面等离子激元 方形凹环谐振腔 波导 传输谱 波分复用系统 MIM滤波器 有限元方法
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