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基于人工表面等離激元的微波渦旋波發生器及其實現方法
本發明公開一種基于人工表面等離激元的微波渦旋波發生器。該結構工作在微波頻段，由雙層人工表面等離激元波導實現對于電磁波的傳輸，上層波導和下層波導之間的連接通過一個金屬過孔實現。該微波渦旋波發生器的輻射部分主要由一系列放置在人工表面等離激元波導旁邊的圓形貼片實現，同時這些圓形貼片作為諧振器也提供了產生不同的渦旋波所需的相位。這種微波渦旋波發生器可以在不同頻率處實現具有不同軌道角動量模式的渦旋波，而不需要在結構上做出任何改變。
東南大學
2021-04-14
新型微波超材料對空間波和表面等離激元波的自由調控或實時調控
成果介紹超材料(Metamaterial),或其二維形式—超表面(Metasurface)由具有亞波長尺寸的人工原子周期或者非周期地排列而成,其描述方式可分為等效媒質和空間編碼兩種形式。由等效媒質描述的超材料(或超表面)我們稱之為新型人工電磁媒質,由空間編碼描述的超材料(超表面)我們稱之為編碼超材料(超表面)和數字超材料(超表面)。對于新型人工電磁媒質,人們通過自由設計單元結構、單元排列方式、以及單元各向異性,可以根據意愿控制等效媒質的媒質參數,實現自然界中不存在或者很難實現的介電常數和/或磁導率,進而控制電磁波。本成果對于新型人工電磁媒質對電磁波的調控作用,例如隱身衣、電磁黑洞、雷達幻覺器件、遠場超分辨率成像透鏡、新型透鏡天線、隱身表面、極化轉換器、人工表面等離激元器件及混合集成電路等。技術創新點及參數對于編碼和數字超材料(超表面),我們提出基于空間編碼調控電磁波的新思路。其中,一比特編碼超材料選用相位差接近180度的兩種基本單元(記為0單元和1單元),按照一定規律排列0和1單元構成超材料,以實現所需的設計功能。當電磁編碼采用FPGA控制時,可實現現場可編程超材料,即單一的超材料在FPGA的實時控制下可實現多種功能(例如單波束、多波束、波束掃描、隱身功能等)。市場前景本成果獲得國家自然科學二等獎。該項目突破傳統模擬超材料的等效媒質表征方法，創造性地提出用 0 和 1 表征的數字超材料，建了數字編碼和現場可編程超材料新體系；在國際上率先從微波傳輸線的角度研究人工 SPP 超材料，提出一種性能優越的超薄、可共形 SPP 傳輸線，開辟了基于 SPP 模式的微波領域新分支，實現了超材料研究從跟跑、并跑變成走在世界前列的跨越。
東南大學
2021-04-11
關于電驅動表面等離激元集成回路的研究
利用了碳納米管在電驅動下優異的光學性能和極小的直徑，將碳納米管電子學器件與表面等離激元條形波導集成在一起，實現了集成表面等離激元電驅動源、表面等離激元條形波導和表面等離激元近場探測器的表面等離激元互聯器。
北京大學
2021-04-11
基于人工表面等離激元的同頻雙圓極化漏波天線
本發明公開了一種基于人工表面等離激元的同頻雙圓極化漏波天線，包括介質基板，覆蓋在該介質基板上表面的金屬條帶以及覆蓋在該介質基板下表面的金屬地板；金屬條帶包括兩端的帶地共面波導匹配結構和中間的人工表面等離激元結構；人工表面等離激元結構包括上下兩個邊帶，每個邊帶包括若干調制周期排布的人工表面等離激元單元結構；上下兩個邊帶之間開槽單元結構形成90°的角度，且上下兩個邊帶對稱設置，并有錯位。本發明為雙端口漏波天線，不同的端口饋電將產生不同的輻射模式，可在8.6?9.0GHz內實現雙
東南大學
2021-04-11
等離激元納米激光器相比傳統激光器的優勢
激光在芯片上光互連上的應用就直接要求激光器的特征尺度接近電子器件，并且其功耗要小于成熟的電互聯，應約在10飛焦每比特量級。激光器的功耗與其尺度呈正相關的關系，10飛焦每比特量級的功耗直接要求激光器的模式體積要小于約0.02個波長立方。
北京大學
2021-04-11
多枝樹形等離激元波導復合納米結構合成及光學操控方法
本發明包括一種多枝樹形等離激元波導復合納米結構的合成及其光學操控方法，該合成方法包括多個步驟，每個步驟均可精確控制。樹形納米結構的主干和在其上生長的枝狀納米結構的粗細均可精確控制，在樹形納米結構表面疊加有殼或無殼的量子點形成量子點復合樹形納米結構，無殼量子點可用于化學催化、環境監測、生物傳感等應用。光從納米線一端入射，經納米線及枝狀結構，激勵有殼量子點發光，可用于遙感拉曼、新型激光器等應用。通過光學操控可改變入射光的強度和偏振態，控制特定區域的量子點發光，可消除散射中心之間干涉衍射效應產生的串擾效應，從而可用于亞波長的高分辨率探測。
東南大學
2021-04-11
金屬/介質復合納米結構材料設計、制備及等離激元共振模式表征
課題主要通過優化設計及制備高品質金屬/介質納米復合結構，研究金屬納米結構及介質材料生長的新方法，并研究電子束激勵條件下，納米復合結構的等離激元共振模式及能量轉移物理機制，激勵電壓對等離激元共振模式的調控規律。
陜西師范大學
2021-02-01
在鈉金屬薄膜和等離激元光子器件研究方面上的重要突破
研究團隊發展了獨特的液態金屬旋涂工藝，制成了金屬鈉薄膜，首次揭示了金屬鈉膜的優異光波段等離激元特性。
北京大學
2021-04-11
金屬氧化物半導體基等離激元學研究取得突破性進展
在傳統貴金屬（金、銀等）之外發掘出具有高性能等離激元效應的非金屬新材料，是當前等離激元學基礎研究及應用研發的一個熱點與難點。金屬氧化物半導體材料具有豐富可調的光、電、熱、磁等性質，對其采取氫化處理可有效修飾其電子結構，從而獲得豐富可調的等離激元效應；此處的一個關鍵性挑戰在于如何顯著提高金屬氧化物半導體材料內稟的低自由載流子濃度。基于該研究團隊新近發展的、理論模擬計算指導下的電子-質子協同摻氫策略，在本工作中研究人員采用簡便易行的金屬-酸溶液原位聯合處理方法實現了金屬氧化物MoO3半導體材料在溫和條件下的可控加氫（即實現了“本征半導體→準金屬”的可控相變），從而突破性地大幅提升了該材料中的自由載流子濃度。研究表明，氫化后的MoO3材料中自由電子濃度與貴金屬相當（譬如H1.68MoO3：~1021cm-3；Au/Ag：~1022cm-3），這使得該材料的等離激元共振響應從近紅外區移至可見光區，且兼具強增益及可調性。結合第一性原理模擬計算和以超快光譜為主的多種物性表征，研究人員進一步揭示出該協同摻氫所導致的準金屬能帶結構及相應的等離激元動力學性質。作為效果驗證，研究人員在一系列表面增強拉曼光譜（SERS）實驗中證實該材料表面等離激元局域強場可使吸附的羅丹明6G染料分子的SERS增強因子高達1.1×107（相較于一般半導體的104?5和貴金屬的107?8），檢測靈敏限低至納摩量級（1×10-9mol L-1）。 這項工作創新性地發展出一種調控非金屬半導體材料系統中自由載流子濃度的一般性策略，不僅低成本地實現了具有強且可調的等離激元效應的準金屬相材料，而且顯著地拓寬了半導體材料物化性質的可變范圍，為新型金屬氧化物功能材料的設計提供了嶄新的思路和指導。
中國科學技術大學
2021-02-01
金屬氧化物半導體基等離激元學研究取得突破性進展
項目成果/簡介:在傳統貴金屬（金、銀等）之外發掘出具有高性能等離激元效應的非金屬新材料，是當前等離激元學基礎研究及應用研發的一個熱點與難點。金屬氧化物半導體材料具有豐富可調的光、電、熱、磁等性質，對其采取氫化處理可有效修飾其電子結構，從而獲得豐富可調的等離激元效應；此處的一個關鍵性挑戰在于如何顯著提高金屬氧化物半導體材料內稟的低自由載流子濃度。基于該研究團隊新近發展的、理論模擬計算指導下的電子-質子協同摻氫策略，在本工作中研究人員采用簡便易行的金屬-酸溶液原位聯合處理方法實現了金屬氧化物MoO3半導體材料在溫和條件下的可控加氫（即實現了“本征半導體→準金屬”的可控相變），從而突破性地大幅提升了該材料中的自由載流子濃度。研究表明，氫化后的MoO3材料中自由電子濃度與貴金屬相當（譬如H1.68MoO3：~1021cm-3；Au/Ag：~1022cm-3），這使得該材料的等離激元共振響應從近紅外區移至可見光區，且兼具強增益及可調性。結合第一性原理模擬計算和以超快光譜為主的多種物性表征，研究人員進一步揭示出該協同摻氫所導致的準金屬能帶結構及相應的等離激元動力學性質。作為效果驗證，研究人員在一系列表面增強拉曼光譜（SERS）實驗中證實該材料表面等離激元局域強場可使吸附的羅丹明6G染料分子的SERS增強因子高達1.1×107（相較于一般半導體的104?5和貴金屬的107?8），檢測靈敏限低至納摩量級（1×10-9mol L-1）。 這項工作創新性地發展出一種調控非金屬半導體材料系統中自由載流子濃度的一般性策略，不僅低成本地實現了具有強且可調的等離激元效應的準金屬相材料，而且顯著地拓寬了半導體材料物化性質的可變范圍，為新型金屬氧化物功能材料的設計提供了嶄新的思路和指導。
中國科學技術大學
2021-04-11