【摘 要】
:
表面等离激元(SPPs)作为现代纳米光学的重要部分,有着巨大的发展潜力。SPPs可将光场局限在亚波长尺度空间内,使得人们可以在亚波长范围内对光信号进行激发和调控,因此,SPPs在生物、化学、信息等领域具有重要的应用前景。近年来,二维材料因其等离激元具有电光可调性和低损耗的优势得到了人们的广泛关注。其中,最具代表性的材料就是石墨烯。目前,已有多种石墨烯等离激元器件,包括可调谐的石墨烯阵列滤波器、布拉
论文部分内容阅读
表面等离激元(SPPs)作为现代纳米光学的重要部分,有着巨大的发展潜力。SPPs可将光场局限在亚波长尺度空间内,使得人们可以在亚波长范围内对光信号进行激发和调控,因此,SPPs在生物、化学、信息等领域具有重要的应用前景。近年来,二维材料因其等离激元具有电光可调性和低损耗的优势得到了人们的广泛关注。其中,最具代表性的材料就是石墨烯。目前,已有多种石墨烯等离激元器件,包括可调谐的石墨烯阵列滤波器、布拉格反射器、石墨烯超材料、石墨烯等离激元波导等。基于当前研究现状,本文针对石墨烯的光电性质及其表面等离激元现象进行了深入探讨,并在此基础上设计了下列功能性表面等离子体光子器件,主要研究成果如下:(a)利用多模干涉自成像的原理设计了1×2石墨烯波导分束器,该器件可以将TM偏振的红外光转化为沿着石墨烯表面传输的表面等离激元,传播过程中伴随着互相干涉,最后在终端形成一分为二的光束。研究中采用了导模分析法计算了石墨烯波导内的多模干涉过程,并推导出了成像位置。仿真结果显示分束效果较好,合理设计波导长度可使光束一分为多。此外,还研究了波长、费米能级和衬底折射率等参数对分束器传输效率的影响。(b)基于微分光线理论设计了非周期介质阵列结构的近红外波段聚焦器,可以将近红外波段光局限在石墨烯表面并聚焦,电场的分布仿真图与计算推导出的光线路径相一致。结果表明当石墨烯费米能级1)为0.64 e V、波长为5μm时,表面等离激元能量汇聚于离入射端5μm处,焦点处电场的FHWM为62 nm,实现了超越衍射极限的聚焦。此外,还研究了石墨烯费米能级和入射波长对焦点处的能量损耗的影响。因为石墨烯等离激元局限于表面传输的特性,所以该器件可适用于硅基集成光路中,具有一定的实用价值。(c)设计了一种石墨烯圆柱阵列-金属-布拉格反射镜复合结构的红外光吸收器件。利用石墨烯局域等离激元与Tamm态等离激元的谐振实现了对特定波长光的吸收,在3.29μm处吸收峰值可达到95.7%,且该装置对入射光的偏振不敏感。仿真结果表明:对于任意角度的线偏振光,吸收峰位置都是固定的,且吸收峰形态未发生变化。此外,由于石墨烯光电性质的可栅压调控性,该器件在近红外波段光的吸收谱可以动态调控,最后,还研究了不同入射角对光吸收谱的影响。
其他文献
本文从微反应器的设计和制备、过氧化氢制备工艺和有机过氧化物合成工艺在微反应器中的应用研究等方面进行综述,并对微反应器未来的发展趋势进行展望,与间歇反应器相比,微通道反应器在合成过氧化物有很好的应用前景。
随着煤矿机械化水平的进一步提高,井下采煤作业的强度也逐渐提升,在机械化开采过程中,综掘截割往往伴随着粉尘浓度过大、隅角瓦斯超限及叶轮摩擦火花的问题,解决这些问题,从而确保综掘截割时的安全是十分重要的。基于综掘截割时的问题,本文在前人的基础上结合气水射流技术对这些问题进行研究,由于气水射流喷雾装置不存在内部机械装置,因此从根本上消除了机械叶轮摩擦火花的问题,而该装置不需要用电力提供动能,因此也没有电
作为未来的候选无线通信技术,可见光通信(Visible Light Communication,VLC)是一项将通信与照明进行深度耦合的技术,不仅可以提供绿色照明,而且可以在不占用现有射频(Radio Frequency,RF)频谱资源的情况下提供高速数据传输,减轻现有无线通信系统的负担。然而,在VLC网络室内场景中,用户设备(User Equipment,UE)能接入合适的发光二极管(Light
随着新一代汽车行业与移动互联网技术的加速融合,汽车逐步朝着智能化、网联化方向发展。然而,近些年汽车信息安全事件频发,汽车正面临严峻的信息安全威胁。黑客可以利用车内远程接口入侵汽车,通过车载网络不断发送恶意消息,进而实现对汽车的非法控制。CAN bus作为如今应用最为广泛的车载网络总线,是黑客重点攻击对象。因此,对汽车的安全防护亟需解决车载网络的安全问题,尤其是CAN bus的安全威胁问题。目前针对
随着智能汽车和各种车辆应用的迅速发展,智能交通和车联网等概念被提出以解决人们面临的交通及驾驶问题。车载边缘计算的相关技术作为智能交通和车联网的重要组成部分受到学术界和产业界的广泛关注。不同于一般意义的移动边缘计算,车载边缘计算环境下车辆用户速度更快、有在短时间内聚集和解散等特点,这加剧了车载边缘计算服务器负载不均衡的现象。综上,面向车载边缘计算的负载均衡研究面临上述新的挑战。本文针对经典的负载均衡
随着移动机器人柔性及智能化程度的日益提升,基于多移动机器人的智能物流搬运系统在智能仓储、港口运输等领域的应用愈加广泛。如何提升多移动机器人路径分布的均衡性,避免多移动机器人系统发生碰撞及死锁现象,是保证多移动机器人系统运行效率及稳定性的重要一环。本文以应用于快递分拣的多移动机器人系统为研究对象,对其路径规划、避碰交通管理等关键技术进行了研究。主要工作包括以下几个部分:首先,针对应用于快递分拣的多移
超级电容器以其高效、循环稳定性强和安全性高等突出特点成为了解决能源危机的有效途径之一。然而,能量密度低这一问题使得超级电容器的市场占比逐年减少。电极材料作为超级电容器的关键部位,对其整体性能.有着不可或缺的影.响。因此,对电极材料性能的研发成为了研究焦点。目前,理论比电容量高、储存量丰富和环境友好的钴基材料被视为理想的电极材料之一。然而,其较差的电导率和稳定性极大地制约了其进一步发展。本文通过对不
脉冲耦合神经网络(Pulse Coupled Nerual Network,PCNN)是一种高度模仿生物视觉神经元系统的网络模型,由于其具有同步脉冲输出、神经元捕获、动态阈值等独特的生物学特性,因此适用于图像的去噪处理。另一方面,在不断提高PCNN网络性能的过程中,一些关键性难题值得研究和关注,其中PCNN的参数设置问题、硬件化实现困难问题是十分具有解决意义的研究方向。忆阻器是一种新型的非线性无源
软件漏洞的存在对软件的质量和安全问题造成了严重的威胁,攻击者可以利用软件漏洞从而在未获得授权的情况下访问系统甚至对系统进行攻击。源代码具有丰富的语义,并且针对源代码进行静态分析已被广泛应用于软件开发过程。此外,软件开源化已逐渐成为软件开发的主流趋势,开源软件中存在的漏洞会随着开发人员复用开源代码而广泛传播。随着现有软件规模的逐渐扩大,以及漏洞出现的频率不断提升,急需开展源代码静态漏洞检测相关的研究
近年来,多目标优化问题是工业界与科学研究领域中的研究热点。多目标优化算法的目的是获得一组均匀分布在整个帕累托前沿面上的最优解。其中,基于偏好的多目标优化算法将决策者的偏好信息融入到多目标优化算法中可以缩小搜索空间、减少计算开销、获得部分解,得到了研究者的广泛关注。传统基于角度偏好多目标粒子群优化算法具有实现简单、偏好区域范围能灵活控制以及收敛性好等优点,但在处理复杂问题时,算法对优秀粒子缺乏足够的