单轴各向异性半无限左手化材料中的表面极化激元

根据表面极化激元的电磁场,讨论了p偏振和s偏振情况下,单轴各向异性半无限左手化材料中的表面极化激元的存在区域,以及表面极化激元的色散关系.结果表明极化激元可以存在于非左手化材料中,同时还可以存在于单轴各向异性左手化材料中.研究了单轴各向异性左手化材料中平行于轴的介电分量和磁导率分量对表面极化激元的影响.     

膜厚对三元混晶双层系中声子极化激元模的影响

采用改进的无规元素等位移模型和玻恩-黄近似,运用电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究了薄膜厚度对由极性三元混晶组成的双层薄膜系统中的表面和界面声子极化激元的影响.以GaAs/AlxGa1-xAs双层系统为例,获得了其中表面和界面声子极化激元作为膜厚之函数的数值结果并进行了讨论.结果指出:在双层系统的六支表面和界面声子极化激元模中,当两种薄膜材料的厚度均变化时,只有三支界面声子极化激元的频率随之变化,而另外三支表面声子极化激元的频率则几乎不变.而当只有其中一种薄膜材料的厚度发生变化时,则只对其与另一种薄膜材料界面处且位于此种材料的纵横光学声子频率区间内的界面极化激元的频率有影响,而对其他的表面和界面极化激元的频率则没有太大的影响.     

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.     

薄膜厚度对三元混晶四层系统的表面和界面声子极化激元的影响

运用改进的无规元素等位移模型和玻恩-黄近似,结合电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究了薄膜厚度对真空/极性二元晶体薄膜/极性三元混晶薄膜/半无限大极性二元半导体衬底构成的四层异质结系统的表面和界面声子极化激元的影响,以GaAs/Al0.4Ga0.6As四层异质结系统为例,获得了表面和界面声子极化激元模的频率随薄膜厚度的变化关系.结果表明:三元混晶四层异质结系统中存在七支表面和界面声子极化激元模,且当薄膜厚度发生变化时,只对位于其表面或界面处的极化激元模有影响,对其余的极化激元模几乎没有任何影响.     

表面等离子体激元波导测量材料的折射率

利用表面等离子体激元不仅可以实现在纳米尺度上操控光子,而且为发展更加微型化、集成化的光波导等光学元器件提供了有利条件.如果表面等离子体激元波导金属薄膜一侧材料的折射率已知,那么利用表面等离子体激元的场增强效应就可以对另一侧材料的折射率进行高灵敏度的探测.作者利用Mathematica软件对表面等离子体激元波导如何测量衬底一侧材料的折射率进行了模拟,得到了物质折射率与模场分布和反射谱峰值之间的关系,为理解表面等离子体激元波导的测量机理提供了思路.     

表面激子极化激元的定域化

在存在着随机粗糙和空间色散时，利用了一个数字模型研究表面激子极化激元的定域化．发现定域化出现在表面激子极化激元的最大频率附近，在广延态上的衰减长度大于定域态上的衰减长度，表面激子极化激元的定域化是受到粗糙表面散射波的毁灭性干涉所引起的．     

Ag纳米孔阵列中的表面等离子体特性及其相关光学性能

Ag纳米孔阵列因为反常光学透射现象而在基础研究领域和应用研究领域受到广泛关注。目前有关金属孔阵列结构EOT现象的起因还没有得出一个完整清晰的物理机制,这是由于金属孔阵列中存在着复杂的表面等离子体特性。论文基于时域有限差分技术,采用FDTD Solutions软件对Ag纳米孔阵列的光学性能与孔的形状、孔阵列的周期以及薄膜厚度间的关系进行了仿真研究,并对光学现象背后的物理机制——Ag纳米孔阵列中的表面等离子体耦合特性进行了仿真分析。研究结果表明:局域表面等离子体共振和表面等离子体激元间的耦合将会对Ag纳米孔阵列的光学性质产生重要的影响,其中孔形对局域表面等离子体共振和表面等离子体激元间的耦合影响巨大。Ag矩形纳米孔阵列展现出了有趣的光学行为:上、下表面金属表面等离子体激元间的反对称耦合模式,以及靠近矩形纳米孔两长边的局域表面等离子体共振间的反对称耦合模式分别被激发了。     

表面等离子体激元增强荧光辐射的机理研究

荧光光谱技术在研究物质分子结构及物质相互作用动力学过程中具有重要应用,基于荧光的化学或生物传感器得到人们广泛研究,如何提高基于荧光传感器的灵敏度是一个重要研究课题,表面等离子体激元可有效增强荧光分子的发光强度,因而从物理机制上研究表面等离子体激元增强荧光的内函具有重要意义。本文在讨论荧光辐射基本原理的基础上,论述了基于金属的表面等离子体激元增强荧光的物理机制,主要有荧光共振能量转移、表面等离子体激元共振增强荧光辐射理论和RP模型等三种理论模型。     

表面激子极化激元在激子共振频率附近的异常色散现象

本文对表面激子极化激元的色散关系进行了计算,纠正了 B.Fischer 和 H.J.Queisser的错误结果,发现在激子共振频率附近表面激子极化激元存在异常色散的现象。     

武山博士简介

<正>武山,男,2001年毕业于安徽大学物理系,获理学学士学位;2010年毕业于南京大学物理学院,获博士学位。2010年至今在阜阳师范学院物理与电子科学学院任教。武山博士主要从事表面等离子体光子学(Plasmonics)的研究。内容主要涉及:亚波长穿孔金属薄膜的异常透射、表面等离极化激元(S     

多束SPPs干涉成像模拟研究

多束SPPs干涉光刻是一种可突破衍射极限的新型纳米加工方法。在分析SPPs激励和传输机理基础上,建立多束SPPs干涉成像模型,编制了能快速准确地计算多束SPPs干涉光刻成像的仿真软件。并在此基础上对多束SPPs的干涉像进行了模拟,发现如果将两束光增加到四束或八束光激发SPPs干涉,则可获得二维分布的周期性光斑点阵,在制作纳米光子晶体材料方面有很强的应用前景。随着入射SPPs的增加,当棱锥棱数足够多近似于一个圆锥时,干涉场会形成一系列的同心圆结构,可考虑实现纳米级波带片的制作。     

无掩模多束SPPs干涉光刻成像仿真软件研究

多束SPPs干涉光刻是一种可制作纳米尺度光子晶体器件的新型微加工方法，目前尚未见对多束SPPs干涉光刻过程进行模拟分析的专门软件.在分析SPPs激励和传输机理基础上，建立多束SPPs干涉成像模型，并采用VC和Matlab库函数混合编程编制了可计算多束SPPS干涉光刻成像的仿真软件.模拟和分析表明，该模型及软件计算准确、快速，达到预期效果，为实现无掩模SPPs干涉光刻全过程模拟和曝光实验研究的开展提供了技术支撑.     

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.     

基于矩形谐振腔MIM波导结构的表面等离子体带阻滤波器

采用二维时域有限差分法(FDTD)设计并验证了一种新型的基于金属-介质-金属(metal-insulator-metal,MIM)多矩形谐振腔结构的表面等离子体带阻滤波器.该结构由一波导通道和一列平行排列于波导上方的矩形谐振腔组成.当矩形腔的长度对某一波长满足法布里-珀罗(F-P)谐振条件时,该波长的表面等离子体(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)将进入腔内并发生耦合共振而被限制在其内,起到滤波的效果.通过调整谐振腔的长度和数量,可以方便地滤掉一个或多个不同波长的光波.与其他结构SPPs滤波器相比,此结构更具有简洁、滤过的波长更窄、更小的能量损耗等优点,该种滤波器可以应用于高集成电路等光学设备.     

光纤与表面等离激元波导的互联研究

利用在金膜上设计的4个直线排列的弧形二维光栅结构, 在实验上实现光纤与表面等离激元的四路光互联。当光纤照射到不同的弧形光栅上时, 将产生表面等离激元, 并被聚焦耦合到不同的波导中, 从而实现具有恒等、蝶形和全混洗3种方式的四路光纤与表面等离激元波导的光互联。在理论上, 利用惠更斯?菲涅尔原理进行数值模拟, 计算聚焦点附近的场强分布, 理论与实验结果符合得很好。     

Recent progress in wide field-of-view optical receivers

The wide field-of-view （FOV） optical receiver has many advantages in optical wireless communication, sensing and detection. However, the FOV is limited by some tradeoffs of the receiver＇s components employing conventional optical devices. Furthermore, present mechanisms to extend the FOV are not effective. To realize the wide FOV receiver effectively, we propose surface plasmon polaritons （SPPs） as the potential candidate. Two examples are presented to lively illustrate SPPs＇ striking power to offer unexpected solutions to conventional problems. It is shown that unusual conditions should be explored to make use of SPPs under some circumstances. Excitations of localized SPPs, which are independent of the incidence angle, are suggested as the mechanism for the wide FOV receiver. Some progress in the optimization of SPPs＇ excitation at oblique incidence is also reported.     

磁性介质表面电磁波特征

根据电与磁的对称性,类比于表面等离子体(SPPs)的性质,本文研究了磁性材料与介质界面的表面电磁波特征.我们称这种表面电磁波为磁表面等离子体(MSPP).本文推导了磁表面等离子体的波矢,并分析了MSPP的波长、传播距离以及穿透深度随磁性材料磁导率的变化,整理了单界面处MSPP在微波波段下的性质.     

BMSCs过表达BMP-4复合同种异体骨修复软骨缺损

目的 针对关节软骨损伤后修复困难,采用腺病毒(Ad)载体介导骨形态发生蛋白(BMP-4)修饰骨髓间充质干细胞(BMSCs),并复合同种异体骨软骨柱支架,以期实现关节软骨有效再生.方法 制备同种异体骨软骨柱,BMSCs过表达BMP-4复合同种异体骨修复关节软骨损伤,膝关节标本取材大体观察及分析,HE、番红固绿、Masso...     

一种新的基于分块的视频压缩感知算法

提出了一种新的基于分块的视频压缩感知算法,可以将视频采集和压缩编码有机结合起来同时进行. 为利用视频时间轴上的冗余,对参考帧和非参考帧使用不同的采样策略:对于参考帧,先进行分块然后进行常规的压缩感知采样;对于非参考帧,将分块后和参考帧对应块作比较然后调整采样策略. 非参考帧的采样可以为参考帧提供更多的信息,使得在采样数目很少的情况下得到更高的视频质量. 同时算法可以根据视频帧内部的纹理复杂程度自适应地调整采样速率,优化资源配置. 实验结果表明,相对于一般的压缩采样算法,本算法使用比以往算法少20%以上的采样值,得到的结果既符合人眼观察又有最高的信噪比.      

NVF/DMAM的共聚反应和相应共聚物的玻璃化温度(NVF-体系的共聚反应及其共聚物性能…Ⅳ)

用N-乙烯基甲酰胺与甲基丙烯酸缩水甘油酯进行不同摩尔配比的共聚反应,分析研究不同摩尔配比的共聚反应过程.并对共聚产物进行元素分析,测定相应共聚物的玻璃化转变温度.为N-乙烯基甲酰胺与它的共聚物代替聚丙烯酰胺及其相应系列共聚物的开发提供了实验依据.