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光栅耦合的可集成表面等离子体激射装置被引量：4: 2012年; 为了能够更有效地调节和产生表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)的激射,设计了一种光栅耦合的可集成SPPs激射装置,利用电子束激发和光栅耦合方式实现了SPPs在无源金属层中的传播和激射。分析了该装置SPPs传播的波矢特性,通过某一条件下激射条件和光照波长的分析得出了结构的一般特性。结果表明:基于光栅耦合结构的装置产生的SPPs激射具有显著的强局域特性,通过控制注入电子束强度可有效调节SPPs的激射,该装置可在光照波长710nm左右的可见光范围实现有效的SPPs传播。该装置的研制对于构建等离子体单元电路,探测纳米线结构和纳米级飞秒光学场极有意义。; 朱君李志全; 关键词：等离子体物理学表面等离子体激元光栅耦合

表面等离子共振技术及其生物传感研究进展被引量：15: 2015年; 表面等离子共振传感器将生物学识别机制与光电装置相结合,把生物信号转化为光电信号,非常适合于对生物分子相互作用进行动态实时研究。表面等离子共振技术具有检测过程方便快捷,灵敏度高;无需标记样品,大多数情况下,不需要对样品进行处理;能在混浊的甚至不透明的样品中进行等特点。本文以表面等离子技术为基础,分析了当前应用广泛的Kretschmann模型特点,回顾和讨论了表面等离子共振传感系统的研究概况,旨在将表面等离子共振技术及相关研究成果展示给读者。; 朱君赵玲玲严蕾牛力勇孟晓云李志全; 关键词：生物传感

金属-绝缘体-金属结构的表面等离激元受激放大辐射放大器的研制被引量：1: 2012年; 为了研究用于表面等离子(SP)波的可集成表面等离激元受激放大辐射(SPASER)放大器,设计了植入饱和吸收体的金属-绝缘体-金属(MIM)结构放大器的基本组成。根据SPASER的基本原理,对激射条件进行了分析,给出了放大器的制作工艺和抽运脉冲的设计以及性能指标。结果表明研制的放大器在选择566nm波长的入射光和532nm波长的抽运光,放大区采用长度范围为1～1.5μm的条件下,其脉冲响应时间可达100fs,带宽为1.5～2THz,SP的放大增益为30～60dB。该SPASER放大器研究将为大规模集成光子学芯片设计提供理论和技术基础,可在下一代高速通信系统中得到广泛应用。; 李志全朱君牛立勇孙宇超李文超; 关键词：非线性光学量子光学表面等离子激元弛豫振荡

SPPs激射中Airy表面等离子的特性分析被引量：2: 2014年; 为了研究表面等离子体(SPPs)传播产生的Airy等离子的特性,分析和仿真了Airy等离子的独特性质。利用SPPs的激射原理,对Airy等离子的本征态进行了理论分析,研究了光栅耦合SPPs的激射结构中Airy等离子的性质。结果表明:无衍射的Airy表面等离子不仅具有在近场能量放大和快速传播的特性,而且还能利用其特性控制光束的传播;Airy表面等离子只有在一定宽度下与光激发的相互作用才能抑制能量损耗,在基质宽度小于600nm左右时无法出现显著的Airy表面等离子;不同宽度的基质条件下激射能量与产生Airy离子的趋势一致;Airy表面等离子在激发能量较小时就能实现快速传播,在2.3eV作用时能量的增加对Airy的等离子的作用不再明显。这一研究对于SPPs的强局域化应用实现、表面光学处理和线性控制无衍射SP光学产生了积极的作用。; 朱君李志全; 关键词：等离子体物理学表面等离子激元光栅耦合

大运动量后呼出气体主要成分检测系统的设计与研究被引量：1: 2012年; 利用超灵敏的痕量气体检测方法对运动员比赛和训练前后的呼出气体进行了探测分析;采用激光光谱电流的探测的方法,设计的探测范围达到1×10-12～1×10-10 mol,且测量时间为0.5s,为运动员比赛的身体状况检测提供有效的生理参数。关于光腔增强光谱和磁致旋转光谱的研究,为特殊环境与场合下,气体浓度测量提出了新的方法。; 朱君李志全孙宇超; 关键词：非线性光学差频法

Physical characteristics with SPP in the metallic nanowires structure: 2012年; In this work, the terahertz （THz） electromotive force （EMF） of the surface plasmon （SP） electric field and field strength was investigated in its propagation direction. Based on the nanowires structure, we introduced physical models which were light wave energy of surface plasmon polariton （SPP） pulse and the variation of EMF changes in the active condition. Results of theory and verification showed SPP generated EMF with 10-2-10 V among wire radii of 5-30 nm; the electric field was up to 10^5-1066V/cm in the radius of 5 nm; the electric field intensity induced localization at λ=850 nm, and at the same time light intensity amplified 40 times. The characteristics which are femtosecond SPP pulse response and force-field amplifier in this work are significant for nonlinear spectroscopy research.; ZHU JunLI ZhiQuan

氧化锌随机激光器脊状波导外延层的设计研究被引量：4: 2011年; 研究了ZnO薄膜脊状波导结构的光学特性,并通过在ZnO薄膜上覆盖MgO外延层方式,降低随机激光器的散射损耗。采用有限时域差分法(FDTD)数值模拟得出了仿真结果,验证了ZnO脊状波导随机激光器可以实现高度方向化出射,带有MgO外延层的ZnO脊状波导随机激光器可以避免激光的非轴向出射和降低散射损耗等特性。; 李志全刘玮牛力勇李文超孙宇超; 关键词：激光器随机激光 ZNO薄膜有限时域差分法

基于U型波导耦合单微环结构的高灵敏度湿度传感器: 2015年; 首次提出了一种基于U型波导耦合的新型单微环结构湿度传感器,该传感器以聚酰亚胺（polyimide,P1）作为感湿材料,当外界环境相对湿度变化时,引起感湿部位折射率的相应变化,导致传感器的输出光谱发生漂移。根据传输矩阵法推导U型波导耦合单微环结构的传递函数,重点讨论了不同感湿部位对输出光谱的影响,通过Matlab理论仿真,确定以U型波导耦合单微环结构整体作为最佳感湿部位。当U型波导的两个耦合点间的距离为微环周长的整数倍时,相比于传统的单微环结构,自由光谱范围（FSR）实现加倍。外界相对湿度从10%RH变化到100%RH时,传感器的输出光谱漂移量在0.027~0.191μm之间变化,灵敏度高达0.001 8μm/%RH,相比于具有高灵敏度的光纤光栅类湿度传感器,灵敏度提高了10~100倍,实现了在高灵敏度感湿的同时兼顾谐振峰两侧大范围的滤波选频。; 李志全王禄娜李欣张鑫; 关键词：传输矩阵法湿度传感器灵敏度

二维非球形粒子随机介质中光场的传输特性被引量：1: 2012年; 研究了散射粒子形状改变对光波在二维随机介质系统中的传输情况的影响。基于整体散射效应模型,建立了非球形粒子作为散射粒子的二维随机介质的模型。构建了模型的Maxwell方程,采用非均匀网格划分的时域有限差分(FDTD)方法解Maxwell方程,得到了TM模在非球形粒子二维随机介质模型中的传输及空间分布。采用快速傅里叶变换(FFT)对仿真获得的数据进行频谱变换,得到光波在频域上的发射谱。与以往的研究相比较,仿真结果表明,在非球形粒子系统中,光波的电场强度与球形粒子系统中电场强度随着散射粒子浓度的增加而增加不同,而是出现振荡的现象;发射谱显示,非球形粒子系统的模式竞争强于球形粒子系统,更易于实现模式选择。; 李志全郑莎牛力勇李文超孙宇超; 关键词：激光物理随机介质时域有限差分法局域化

表面等离子激元脉冲整流产生太赫兹电动势被引量：6: 2012年; 为了深入地研究表面等离子（Surface Plasmon,SP）在传播方向上的太赫兹（THz）电动势,采用了在纳米线结构上对表面等离子激元（Surface Plasmon Polariton,SPP）的脉冲中电子进行整流的方法,分析了SP感应引力的整流作用,讨论了SPP横向模式在长脉冲和短脉冲情况下的电动势模型。研究结果表明,脉冲整流会产生一个幅值较大的电动势,该电动势可达10 V。由于受纳米等离子的限制,在放大过程几乎是非共振的,考虑强纳米等离子限制和纵向SPP波局域条件下,整流作用在金属表面会产生更高的局域THz电场ER,其最大强度EmR=105~106V/cm。整流后SPP脉冲表现为快速,THz场频率,带宽5~20 THz的特性。SPP脉冲中THz电动势的分析对纳米级飞秒光学场的探测,半导体设备的纳米等离子激元耦合,以及非线性THz光谱研究都具有重要意义。; 李志全朱君牛力勇孙宇超李文超陶陶; 关键词：非线性光学等离子体物理学表面等离子激元

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河北省自然科学基金(F20100002002)

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