有限长金属纳米线调控纳米线波导的传输特性研究

基于有限元方法,通过改变有限长金属纳米线的长度、半径、介质有效折射率以及有限长金属纳米线和波导之间的距离,研究了有限长金属纳米线对纳米线波导传输特性的调控效果。结果表明:沿有限长金属纳米线长度方向,表面等离极化激元在两金属纳米线耦合区域内形成共振。随着有限长金属纳米线长度的增加,透射率逐渐减小,并呈周期性变化。随着金属纳米线半径和介质衬底有效折射率的增大,复合波导的透射率均相应增大。透射率与两根纳米线间距紧密相关,当金属纳米线取不同半径值,两根纳米线间距为20nm左右时透射率均达到最小值;当两根金属纳米线间距较大时,透射率不再明显变化。     

基于纳米颗粒阵列与法布里-珀罗干涉结构的超灵敏传感器设计

当前的等离激元传感主要基于表面等离极化激元和局域表面等离激元共振两种模式.然而基于表面等离极化激元的传感需要精确的入射角度及多种光学元器件的配合方能使用;而基于局域表面等离激元共振的传感由于共振线宽较宽导致其灵敏度和品质因数(figure of merit,FOM)不够高.设计了一种基于纳米颗粒/间隔层/反射层结构的具有超高灵敏度和FOM的折射率传感器.由于表面等离激元晶格模式与局域表面等离激元共振以及法布里-珀罗干涉的相互作用,器件的反射光谱具有一个超窄反射峰.利用这个反射峰实现传感,其灵敏度达到500 nm/RIU,FOM达到625.进一步分析表明,此传感器在不同结构与激发参数下都具有很好的传感灵敏度.该研究结果对高灵敏等离激元传感器设计具有重要参考意义.     

金属-有机-金属电激发表面等离激元器件

在p型硅衬底上, 制备了金属-有机-金属(metal-organic-metal, MOM)电激发表面等离激元器件。器件结构是p-Si/Au/V₂O₅/NPB/Alq₃:DCM/Sm/Au, 掺杂DCM的Alq₃为发光层。高倍显微镜下, 器件侧面发光图像显示, 绝大部分光被限制在双金层结构波导中传播。采用微区共焦拉曼光谱仪, 分别测量了侧面出射的非偏振模式、TM模式和TE模式电致发光谱。TM模式强度约为TE模式强度的2倍。分析认为, 具有TM偏振特性的表面等离激元(surface plasmon polariton, SPP)在侧面电致发光中起重要作用。 发光体的能量耗散谱表明SPP模式能量约占总能量65%。利用时域有限差分法(finite-different time-domain, FDTD)对简化结构进行模拟, 得到了泄漏模和SPP模式的二维电场强度分布。     

基于金属-介质-金属圆柱体微腔的光的强局域和高吸收特性（英文）

等离激元纳米结构能够把光场局域到非常小的空间,而应用在表面增强光谱、生物传感和太阳能电池等领域.我们设计了一种对光场具有高局域和强吸收特性的基于金-介质-金三明治结构的圆柱体微腔结构.计算结果显示:该圆柱微腔能够局域入射光的绝大部分能量,产生强的平均电磁场能量密度.微腔内的平均电磁场能量密度增强因子G达到10~3~10~4数量级,而且G值随着介质层的厚度、介电常数和圆饼半径的变化呈现出了一定的变化规律.在正入射波的条件下,经计算得到了4.8μm~6μm范围的反射光谱和吸收率C(C=1-R_(min)),通过优化介电常数和结构的几何参数,C值达到99%.     

反对称介质-金属结构中的表面等离激元

利用反对称半无限介质-金属结构实现了表面等离激元的高反射率。计算了反对称半无限金属-介质结构中正入射和斜入射表面等离激元的反射和透射。限制介质的厚度, 将电磁场表示成各离散本征模式的叠加, 根据边界条件得到反射系数和透射系数矩阵。 介质厚度趋于无穷时, 得到反对称半无限介质-金属结构中表面等离激元反射系数和透射系数的近似解析表达式, 计算结果与数值解相吻合。最后分析了斜入射表面等离激元的反射率和透射率与入射角的关系。     

外磁场对THz波段超导表面等离激元的影响

根据超导二流体模型,研究了在THz波段超导材料铌表面存在的表面等离激元的色散曲线和特征长度随外磁场的变化关系,分析了外磁场对表面等离激元激发条件的影响.结果表明:外磁场强度增大时,色散曲线偏离光锥线程度将增大,表面等离激元传播距离、归一化波长及其在介质内的穿透深度将变小,而在超导材料内的穿透深度将增大,且色散曲线和特征长度随磁场的变化程度还与频率有关.同时,共振角度对外磁场变化不敏感,但共振频率将随外磁场强度增大而红移.该结果可为超导波导器件设计提供一定的参考.     

耦合诱导的金纳米棒禁戒等离激元模式激发

用时域有限差分方法（finite-difference time-domain,FDTD）模拟了有不同局域等离激元共振频率和不同体积的外来金纳米颗粒以及外来介质纳米颗粒与金纳米棒的耦合,研究了正入射条件下与各种颗粒耦合对诱发金棒上纵向等离激元的禁戒模式的不同影响,发现外来颗粒上足够多的电荷积聚造成的电场对称性破缺是诱发禁戒模式的原因.这一发现对理解金属纳米颗粒的近场光学实验探测有重要意义.     

Au纳米耦合结构表面等离激元的EELS分析

应用透射电子显微镜中电子能量损失谱仪(TEM-EELS),对电子束激发的单晶Au纳米线耦合结构及单晶/多晶纳米薄膜的表面等离激元(SPs)特征进行分析.结果表明:直径约为10 nm的两单晶Au纳米线平行耦合时,单根纳米线和耦合结构中均存在位于2.4 eV 的SPs共振,耦合结构中SPs的纵模数增加;单晶及多晶Au纳米薄膜在1.4 eV附近存在SPs模式,相较于单晶薄膜,多晶Au纳米薄膜的SPs共振峰位出现明显红移.     

氧化腐蚀法平滑金纳米结构粗糙表面

微加工技术为构建基于金属纳米结构的表面等离激元光学器件提供了有效手段.然而,由微加工制得的金属纳米结构表面往往粗糙不平,这限制了纳米光学器件的功能和品质.本文基于缓慢氧化腐蚀提出一种可有效平滑金纳米结构粗糙表面的方法.通过对聚焦离子束刻蚀得到的金纳米带(nanobelt)光滑前后的光传播特性进行测量比较,证明了光滑表面有利于表面等离激元的传播.这些结果表明缓慢氧化腐蚀平滑法可用于大幅提高微加工金属纳米结构的表面等离激元光学特性,对于纳米光子器件的制造及优化具有重要意义.     

纳米银局域表面等离激元共振——环境传感、分子识别及光物质相互作用增强

基于利用磁控溅射方法制备的纳米银颗粒,研究了纳米银颗粒局域表面等离激元对介质环境的敏感程度,作为媒介提高光与物质相互作用的可能性.研究结果表明:传感灵敏度最大可达到约931 nm/RIU,石墨烯拉曼信号可提高约40倍,可见光吸收提高约10倍.该研究表明制备简单、光学响应灵敏的纳米银颗粒在传感、光电探测及分子识别等领域具有潜在的应用价值.     

一种基于H.264的自适应快速模式选择算法

提出了一种基于H.264的快速模式选择算法.该算法首先进行Skip模式的判断.如果Skip模式不适合当前宏块,则继续利用宏块的空间同质性和时间静态性进行其他帧间模式的筛选.然后根据帧间模式选择的结果判断是否继续进行帧内预测.算法设计过程中,充分考虑Quan-tize Parameter对模式选择的影响,从而可以适用于不同码率的环境.实验证明,该算法在高低码率下都能在保证图像质量的同时大幅度提升编码速度.     

Microscopic theory of the extraordinary optical transmission

The phenomenon of extraordinary light transmission through metallic films perforated by nanohole arrays at optical frequencies was first observed a decade ago and initiated important further experimental and theoretical work. In view of potential applications of such structures--for example, subwavelength optics, optoelectronics devices, and chemical sensing--it is important to understand the underlying physical processes in detail. Here we derive a microscopic theory of the transmission through subwavelength hole arrays, by considering the elementary processes associated with scattering of surface-plasmon-polariton (SPP) modes by individual one-dimensional chains of subwavelength holes. Using a SPP coupled-mode model that coherently gathers these elementary processes, we derive analytical expressions for all the transmission spectrum characteristics--such as the resonance wavelength, the peak transmission and the anti-resonance. Further comparisons of the model predictions with fully vectorial computational results allow us quantitatively to check the model accuracy and to discuss the respective impacts of SPP modes and of other electromagnetic fields on producing the extraordinary transmission of light. The model greatly expands our understanding of the phenomenon and may affect further engineering of nanoplasmonic devices.     

Metal-LHM-Metal三层对称平板波导的传输特性研究

在TE极化情况下,对芯层为左手材料,衬底层和覆盖层均为金属的对称平板波导（Metal—LHM—Metal）的传输特性进行研究．利用传输矩阵推导其导波条件,并采用图解法对其不同的传播模式和相应的电场分布进行分析．Metal—LHM—Metal波导结构不存在基模,支持导波同时也存在表面波,阶数m对电场分布有显著影响．     

基于分层判断的x264快速模式选择算法

针对高度优化的x264模式判断算法进行了研究,准确定位了其中仍存的冗余点.在此基础上,基于层次化思想,对模式判断流程进行了重新组织,提出了帧间辅助模式失效条件、帧间主要模式有效条件以及相应的模式选择算法.实验表明,所提算法在几乎不损失压缩质量的前提下使编码速度得到了显著提升.此外,该算法不仅适用于P帧,而且适用于B帧,能够全面提升x264编码器的编码速度.     

单阶梯调制金属狭缝中的磁场及能量分布

本文利用时域有限差分(FDTD)算法,研究了由亚波长向非亚波长过渡时,单阶梯调制狭缝内的磁场及能量分布的变化情况.理论计算表明,当结构处于亚波长范围内时,结构中只有零阶模式即SPP传播,I区和II区由于反射场的存在,z方向上呈现振荡的场分布,而III区中没有反射场,其振幅沿z方向上是一常量.当结构处于非亚波长范围内时,除了SPP外,还有高阶模式的存在,它们之间的相互作用及与反射场的相互作用使得缝内场和能量分布变得复杂.     

自适应窄波束在短波对跖通信中的应用

通过在接收端引入等效对跖点,将短波对跖通信转化成了若干个等效对跖通信链路。由于对跖通信收发两点间可传播方向很多并且各方向上存在具有不同传输时延和输出功率的传输模式,导致通信信道具有很强的频率选择性衰落特性。提出在发射端采用自适应天线阵列形成窄波束的方法, 在空间上将发射能量对准主路径同时抑制其他路径信号,增强了接收信号功率及提高相干带宽。计算结果证实了该方法的有效性。     

圆柱状压电压磁复合材料中波的传播和能量输送

应用“杆化模型”对压电压磁复合圆柱体中轴对称弯曲波进行了研究,得到了圆柱体低阶模态的频散曲线,而且它们能够按照拟P波和拟SV波及SH波的形式进行分类。发现在压电压磁复合材料中存在复合构成的电磁感应性质;沿着柱体轴向耦合传播的波中存在高速传播的电磁波和稳速传播的应力波;在由拟P波和拟SV波形成的通道上能量以不同的性态进行传输和相互交换。     

VC++实现计算机并口的直接输入/输出

在计算机的各种外部接口中 ,并口的速度最快 ,通常 CCD、视频采集、扫描仪等都使用了并口 ,并口边信的最大缺点是抗干扰差、传送距离短。计算机的并口有 SPP、PS/2、EPP和 ECP等工作模式 ,每种工作模式的工作寄存器各不相同。在 VC 中 ,提供了 — inp( )和—outp( )函数可以控制和读写标准并口     

Fast core rotation in red-giant stars as revealed by gravity-dominated mixed modes

When the core hydrogen is exhausted during stellar evolution, the central region of a star contracts and the outer envelope expands and cools, giving rise to a red giant. Convection takes place over much of the star's radius. Conservation of angular momentum requires that the cores of these stars rotate faster than their envelopes; indirect evidence supports this. Information about the angular-momentum distribution is inaccessible to direct observations, but it can be extracted from the effect of rotation on oscillation modes that probe the stellar interior. Here we report an increasing rotation rate from the surface of the star to the stellar core in the interiors of red giants, obtained using the rotational frequency splitting of recently detected 'mixed modes'. By comparison with theoretical stellar models, we conclude that the core must rotate at least ten times faster than the surface. This observational result confirms the theoretical prediction of a steep gradient in the rotation profile towards the deep stellar interior.