冯丹丹
- 作品数：12 被引量：28H指数：3
- 供职机构：燕山大学电气工程学院更多>>
- 发文基金：河北省自然科学基金国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：电子电信理学机械工程更多>>
- 基于Au/ITO纳米复合材料的自参照SPR传感器
- 2016年
- 利用Au/ITO纳米复合材料设计了一种自参照表面等离子体共振传感器.该传感器产生的光谱有两个共振峰,即共振峰1和共振峰2.共振峰1随着待测介质折射率和入射角的变化产生漂移,而共振峰2仅随入射角的变化产生漂移,两个共振峰相互参照,降低了入射角偏移对测量结果的影响,提高了测量的准确性.在纳米复合材料的4种不同体积分数下,仿真分析了入射角、待测介质折射率和薄膜厚度变化对两个共振波长的影响.在入射角θ为80°,且金的体积分数f为0.65,薄膜厚度d为40nm和45nm,或金的体积分数f为0.85,薄膜厚度d为45nm和50nm时,共振峰2不随待测介质折射率的变化而变化,只有共振峰1随待测介质折射率的变化而变化,达到自参照传感器的理想状态.
- 李志全何家欢王亚娟冯丹丹顾而丹李文超
- 关键词：光学传感器表面等离子体共振纳米复合材料
- 低阈值混合表面等离子体纳米激光器的仿真设计被引量：1
- 2017年
- 设计了一种包含圆柱形纳米线、空气间隙和半圆顶金属脊结构的低阈值纳米激光器.通过有限元法对激光器的模式特性、品质因数以及增益阈值进行数值计算,并研究了这些特性因子随结构几何参数(空气间隙、金属脊宽度和纳米线半径)的变化情况.结果表明,通过对参数进行调整,激光器的性能得到了显著优化.在最优参数下,增益阈值可达0.47μm-1,传输损耗仅为0.018.本文设计的纳米激光器能够实现低阈值的亚波长激射和低损耗传输,在生物医学、光通信等领域有广泛的应用前景,可为小型化和集成化的纳米设备提供技术支持.
- 李志全冯丹丹白兰迪刘同磊岳中顾而丹李文超
- 关键词：表面等离子体有限元法增益介质纳米激光器
- 基于混合表面等离子体波导的纳米激光器被引量：7
- 2016年
- 提出了一种基于混合表面等离子体波导(HPW)的纳米激光器,并对其进行了理论研究和仿真分析。此结构通过金属-介质界面的表面等离子体模式与高增益介质半导体纳米线波导模式耦合,使中间的空气间隙场强得到显著增大,并保持低损耗传输,实现对输出光场的深亚波长约束。通过对几何参数进行优化,得到具有较小阈值和较高品质因数的纳米激光器。与边缘耦合混合表面等离子体纳米激光器比较可知,当二者的几何参数相同时,基于HPW的纳米激光器具有更小的阈值。
- 李志全彭涛张明岳中顾而丹李文超冯丹丹刘同磊
- 关键词：激光器表面等离子体纳米激光器有限元
- 基于石墨烯表面等离激元的双支节结构光电调制器被引量：9
- 2018年
- 构建了一种含双支节结构的石墨烯/介质/石墨烯亚波长波导结构。该结构将支节结构的选频特性和石墨烯的电可调特性相结合,能够实现在可见光到中红外范围内对入射光光强的动态调制。表面等离激元将光能量局限在纳米尺度的介质狭缝中,使调制器突破衍射极限,并且增强了石墨烯与光的相互作用。利用有限元法分析了石墨烯的化学势、支节长度以及介质材料对波导结构输出光强的影响。仿真结果表明:当入射波长为1550nm、支节长度为315nm、化学势由0.80eV下降到0.78eV时,消光比可达到6.77dB。与传统调制器相比,所提光电调制器能够在保证高消光比的同时具有较高的调制效率,并且体积小、结构简单紧凑,可满足大规模集成应用的要求。
- 李志全冯丹丹李欣白兰迪刘同磊岳中顾而丹
- 关键词：表面光学表面等离激元石墨烯
- 紫外波长下混合表面等离子体纳米激光器
- 2016年
- 设计了一种带有金属脊和氟化镁夹层的紫外混合表面等离子体纳米激光器。在COMSOL Multiphysics软件的基础上,使用有限元法分析了所设计激光器结构的电场分布、模式特性、品质因数和增益阈值。结果表明:在工作波长为390nm的紫外波段,通过最优参数设计,其光场约束可达到较好的深亚波长水平,同时保持高的品质因数、低的损耗和阈值。与平坦金属层结构相比,在相同的参数下,所设计的结构具有更强的光场限制能力和更强的微腔束缚能力,有潜力使纳米设备趋于小型化和集成化。
- 李志全王亚娟何家欢冯丹丹顾而丹李文超
- 关键词：表面等离子体纳米激光器品质因数
- 混合双肋型表面等离子体波导的传输特性被引量：3
- 2017年
- 设计了一种新颖的混合双肋型表面等离子体波导结构,基于有限元法对该波导在工作波长为1550nm下的传输特性进行了数值仿真和优化分析。研究了该结构的电场分布、传输损耗、归一化模场面积、品质因子和增益系数。结果表明,通过最优参数设计,有效模场面积可达1.5×10^(-4)λ~2,品质因子为135,增益系数为1286cm^(-1),且此时具有较小的损耗。与矩形金属脊混合波导结构相比,所设计的结构具有更强的光场限制能力,可以获得更好的波导传输效果。所设计的波导结构是未来解决光电技术高速化、小型化、集成化的一个重要途径。
- 李志全岳中白兰迪冯丹丹刘同磊顾而丹李文超
- 关键词：表面光学传输特性有限元法
- 基于混合表面等离子体波导的纳米激光器的研究被引量：2
- 2018年
- 设计了一种带有金属脊和低折射率介质夹层的新型混合表面等离子体波导结构,利用有限元法对该结构进行了数值仿真。COMSOL Multiphysics软件是一款基于有限元法模拟真实物理现象的仿真软件。在COMSOL Multiphysics软件平台上,构建该结构的三维模型,使用模态分析和频域分析模块,研究了其电场分布、归一化模式面积、传输长度、增益阈值、品质因数。结果表明:在工作波长为370nm时,所设计波导的光场约束可达到较好的深亚波长水平,同时保持大的传输长度。提出的带有金属脊结构与平坦金属层结构相比,波导特性更好。将该结构应用于纳米激光器,由基模和纵模反映出,激光器内光场分布稳定且集中在极小的面积内。在波导特性良好的情况下,该激光器可保持较低的增益阈值和较高的谐振腔品质因数。综合考虑,选取最优尺寸为r=80nm,d=45nm,此时有效模式面积为0.005 1λ2,传输长度为1 668nm,增益阈值为1.46×10-6 m-1,品质因子74.5。最后,在最优尺寸下,通过仿真得到了该结构的发射光谱,其发射波长为360nm,输出电能比输入电能增强了3 100倍。该结构为小型化和集成化的纳米设备提供了技术支持,在生物医学和光通信等领域有广泛的应用前景。
- 李文超王亚娟何家欢冯丹丹李志全童凯顾而丹
- 关键词：表面等离子体有限元法波导纳米激光器
- 新型双通道可选择性SPR光纤传感器的研究被引量：4
- 2017年
- 设计了一种双通道表面等离子体共振光纤传感器,分析了Au、Cu两种材料对波长调制型表面等离子体共振光纤传感器的影响,优化了金属厚度并且选取优化后的金属厚度d_(Au)=47 nm,d_(Cu)=53 nm进行数值仿真分析。结果表明,金属层为金的通道比金属层为铜的通道灵敏度高,但是金属层为铜的通道比金属层为金的通道检测精度高4倍;金属层为金的传感通道适合检测折射率较低的物质,而金属层为铜的传感通道适合检测折射率较高的物质,该传感器的提出扩大了单一传感器的应用范围,并且文中提出的传感器比传统的SPR传感器检测精度高,灵敏度和单通道传感器一样。
- 李文超何家欢李志全王亚娟冯丹丹顾而丹
- 关键词：表面等离子体共振光纤传感器双通道灵敏度
- 纳米光栅的表面等离激元增强型GaN-LED被引量：3
- 2018年
- 为提高传统Ga N基LED的发光效率,提出了一种基于纳米光栅结构的透射式表面等离激元增强型Ga N-LED。该增强型LED包含覆盖在p型Ga N光栅槽内的低折射率SiO_2膜、Ag膜以及槽表面的ITO薄膜。详细阐述了该结构增强LED发光特性的基本原理,利用基于有限元法的模拟软件"COMSOL^(TM)-RF Module"对该结构进行参数优化和数值模拟分析。研究结果表明,在周期p=280 nm,占空比f=0.5,SiO_2层的厚度d_(SiO_2)=25 nm,银层的厚度d_(Ag)=15 nm,ITO层的厚度d_(ITO)=30 nm时,该结构在可见光范围内具有较高的传输效率,其零阶透射率高达0.716,零阶反射率为0.224,-1阶透射率峰值0.183,且Purcell因子增强了近16.4倍。该结构可以同时提高Ga N基LED的内量子效率、光萃取效率和SPP萃取效率。
- 李志全刘同磊白兰迪谢锐杰岳中冯丹丹顾而丹
- 关键词：光学器件发光二极管有限元法表面等离激元
- 三维光场限制的混合表面等离子体纳米激光器被引量：3
- 2017年
- 设计了一种带圆角的金属脊和低折射率空气间隙的新型混合表面等离子体波导结构。基于有限元法建立数学模型,在工作波长为489nm的可见光波段研究了该波导的电场分布、归一化模式面积、传输距离、品质因子和珀塞尔因子随金属脊曲率半径的变化情况。结果表明,调整结构参数可使波导实现超深亚波长的光场限制,同时获得较大的SPPs辐射增强倍数。在最优几何参数(纳米线半径为95nm,金属脊曲率半径为20nm)下,波导有效模式面积为0.0037λ2,品质因子为268,珀塞尔因子为65,增益阈值为0.2768μm-1,其表征激光增强值为69800。该激光器谐振腔具有超强的局域能力和激光增强能力,可以实现超深亚波长的低阈值激射。
- 冯丹丹李志全岳中刘同磊白兰迪
- 关键词：激光器表面等离子体纳米激光器波导
