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▌ARMS 在纳米天线和光学微腔中的应用
对一种动态调节颜色性能的三维微腔结构纳米天线进行微区角分辨光谱表征


   角分辨光谱      微腔纳米天线      SPP      颜色传感      

【概述】北京大学吴文刚教授一直从事微/纳机电系统技术和宽禁带半导体器件方面的研究。近期,吴教授在 Nanoscale 杂志上发表了一篇标题为《Three-Dimensional Cavity-Nanoantennas with Resonant-Enhanced Surface Plasmons as Dynamic Color-Tuning Reflectors》的文章。
      
a) 3D 结构的纳米天线虚拟图;b)其中一种结构天线的 SEM 图
图1,a) 3D 结构的纳米天线虚拟图;b)其中一种结构天线的 SEM 图

该文章描述了一种基于周期性排列的 三维微腔纳米天线,该天线在受激状态下能形成表面等离子体波,这些等离子体波可以协助改变材料的颜色(图1)。该等离子体纳米天线可以通过调节不同的入射角度和偏振态控制反射率。这种可以按照自己设想定制反射率的材料在超紧凑光子数据存储、密码学、颜色计量传感、3D 全息成像和基于 SPP 的光子器件制备等领域具有广泛应用前景。
      
      【样品 & 测试】作者证明了该材料可以通过入射激发角度和偏振态实现颜色调节,提出了基于光学功能化表面的等离子体腔耦合特性的颜色混合方案(图2)。
纳米天线的结构示意图、电场强度分布图、反射率、色品图
图2,纳米天线的结构示意图、电场强度分布图、反射率、色品图

为了证明本文描述的三维微腔纳米天线,可以通过入射光角度调制光谱反射特性,并对应呈现相应的颜色,作者做了大量的理论计算及实验验证,实验结果验证了理论计算数据的正确性(图3)。
微腔纳米天线反射率(理论值和测试值)、颜色图、色品图
图3,微腔纳米天线反射率(理论值和测试值)、颜色图、色品图

文章中对角分辨反射光谱的实验测量,均使用复享光学 UV-VIS角分辨光谱测量系统,并对其进行了标注。
      
文章对复享 ARMS 的标注
图4,文章对复享 ARMS 的标注

【总结】本文提出并证明了一种基于三维微腔结构纳米天线的颜色调控方案,并从理论和实验两个方面揭示了这个方案的可行性及特点。这种可见光谱范围内的颜色调控方案,为开发纳米光子学器件提供了一种新的方法。
      
      复享光学提供的角分辨光谱仪在文中很好的证明了实验结果和理论计算的一致性,为客户在角度光谱及偏振光谱测试方向提供一种标准化、稳定、高效的测试平台。
【参考文献】
       Fan Jiaorong, et al. "Three-Dimensional Cavity-Nanoantennas with Resonant-Enhanced Surface Plasmons as Dynamic Color-Tuning Reflectors".Nanoscale (2013).  Link 
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