Broadband near-infrared antireflection coatings fabricated by three dimensional direct laser writing
使用经由双光子聚合的三维直接激光写入来制造由亚波长二次曲面特征构成的抗反射结构化表面，所述亚波长二次曲面特征被优化以在从3700 cm $^{-1}$到6600 cm $^{-1}$（2.7到1.52 $μ$ m）的近红外范围内的宽带宽上操作。分析Bruggemann有效介质计算用于预测标称的几何参数，如填充因子的本构二次曲面功能的抗反射结构化的表面。利用红外透射测量对减反射结构表面的性能进行了实验研究。在3700 cm $ ^{-1} $ ~ 6600 cm $^{-1}$（2.7 ~ 1.52 $μ$ m）的宽带光谱范围内，透射率提高了1.35%~ 2.14%.我们进一步报告基于有限元的反射和透射数据，使用三维模型的几何形状进行比较。实验结果和基于有限元的数值分析之间有很好的一致性，观察到一旦制造偏离名义二次曲面的形式包括在模型中。三维激光直写在这里被证明是一种有效的方法，用于制造和优化的抗反射结构表面设计的红外光谱范围。
2017-09-29 physics.optics
Influence of Antireflection Si coatings on the Damage Threshold of fused silica upon irradiation with Mid-IR femtosecond laser pulses
本研究探究不同厚度Si增透膜对中红外飞秒脉冲辐照下熔融石英损伤阈值的影响，发现Si/SiO₂结构的反射、透射特性具厚度依赖性，可用于调节基底损伤阈值，为中红外增透涂层设计提供新路径。
2023-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Large-aperture wide-bandwidth antireflection-coated silicon lenses for millimeter wavelengths
亚毫米和毫米波段天体物理学中低温探测器阵列的规模不断扩大，对大口径、高折射率、低损耗的低温折射光学系统提出了更高的要求。具有n = 3.4、低损耗和相对高的热导率的硅是用于这些目的的接近最佳的材料，但是需要具有宽带宽、低损耗、低反射率和匹配的热膨胀系数的减反射（AR）涂层。我们为曲面硅光学器件提供了一种AR涂层，该涂层由使用定制三轴硅切片锯切入镜头表面的亚波长特征组成。这些特征构成了表现为简单介电涂层的超材料。我们已经制造和涂层的硅透镜直径为33.4厘米，涂层优化使用125 - 165 GHz之间。我们的设计将平均反射降低到百分之零点几，入射角高达30度，交叉偏振低。我们描述了这些涂层的设计，公差，制造和测量，并在低温和室温下在毫米波长的硅的光学特性的测量。这种涂层和透镜制造方法适用于从厘米到亚毫米波长，并且可以用于制造具有大于倍频程带宽的涂层。
2013-07-17 astro-ph.IM physics.optics
Metamaterial Coatings for Broadband Asymmetric Mirrors
我们报道了具有高反射不对称性的纳米复合金属-介质薄膜涂层的设计和制备。应用基本的色散工程原理来模拟宽带和大反射率的不对称性，我们得到了一个模型的超材料膜的介电函数，非常类似的无序金属介电纳米复合材料的有效介电常数。使用沉积在玻璃衬底上的无序纳米晶银膜实现的涂层证实了理论预测，表现出对称的透射率，大的反射率不对称性和独特的平坦反射率不对称性。
2007-03-10 physics.optics
Star Grazing with Alumina Grass: Antireflection coatings in the visible and near-infrared on IPX-Clear Microlenses assisted by Grass-like Alumina
Penn State（宾夕法尼亚州立大学）；Center for Exoplanets & Habitable Worlds, Penn State（行星与宜居世界中心，宾夕法尼亚州立大学）
利用原子层沉积技术在IPX-Clear微透镜上应用草状氧化铝抗反射涂层，以提高可见光和近红外波段的透射率，减少光反射损失，提升天文观测效率。
2026-02-03 astro-ph.IM physics.optics
Continuous frequency tuning of an external cavity diode laser significantly beyond the free spectral range by sweeping the injection current
本研究针对外腔二极管激光器的频率调谐问题，通过使用带增透膜的激光二极管并仅扫描注入电流，实现了远超自由光谱范围的连续调谐，结合理论分析揭示了增透膜对拓宽调谐范围的作用。
2023-09-14 physics.ins-det physics.optics
Plasmonic and silicon spherical nanoparticle anti-reflective coatings
在过去的十年中，等离子体抗反射纳米结构已被广泛研究，以用于各种光学和光电系统，如透镜，太阳能电池，光电探测器等。随着对全电介质光子学作为替代光学技术以及等离子体的兴趣日益增长，促使我们比较基于银和晶体硅的全电介质和等离子体纳米颗粒涂层的介电特性。我们的数值模拟结果的非晶硅顶部的球形纳米粒子的周期性阵列表明，硅和银纳米粒子涂层表现出很强的抗反射性能在可见光谱范围内。在这项工作中，我们首次表明，开花效应，即零反射的结构，与硅涂层起源于干扰的电和磁偶极子的纳米粒子与从基板反射的波的响应，我们称之为基板介导的Kerker效应。对于银涂层，我们的研究结果与先前观察到的衬底诱导的双各向异性和晕，由衬底诱导的磁响应所造成的。最后，我们用数值方法显示了硅和银涂层在薄膜光伏元件中的应用的高效率，这与抑制高折射率衬底的反射和增加有源层的吸光度有关。根据纳米颗粒的尺寸，硅或银涂层更有效，并且可以实现高达30%的吸收总体增加。
2015-08-26 physics.optics
Thermal graphene metamaterials and epsilon-near-zero high temperature plasmonics
热光伏（TPV）发射器的关键特征是对应于刚好高于吸收光伏电池的带隙的能量的热发射的增强和低于带隙的热发射的同时抑制。我们在这里表明，单层等离子体涂层可以高效率地执行这项任务。我们的关键设计原则涉及调整作为热发射器的金属的ε-近零频率（等离子体频率）到半导体电池的电子带隙。这种方法利用金属在其等离子体频率（ε-近零频率）附近的反射率的变化来导致光谱选择性热发射，并且可以适用于使用高温等离子体材料的大面积涂层。我们提供了一个详细的分析的光谱和角度性能的高温等离子体薄膜TPV发射器。我们展示了这种高温等离子体热发射涂层（p-TEC）用于窄带近场热发射的潜力。我们还显示了石墨烯多层热超材料的近表面能密度的增强，这是由于在有效的ε-近零频率处的拓扑转变。这开启了在红外频率范围内来自石墨烯多层的光谱选择性热发射。我们的设计为开发用于光谱选择性辐射传热应用的单层p-TEC和石墨烯多层膜铺平了道路。
2017-02-05 physics.optics
Effects of manufacturing tolerances on the performance of metamaterial microwave anti-reflection coatings
Science Institute, University of Iceland（冰岛大学科学研究所）；The Oskar Klein Centre, Department of Physics, Stockholm University（斯德哥尔摩大学物理系奥斯卡·克莱因中心）
本研究探究制造公差对超材料微波减反射涂层性能的影响，通过对带超材料减反射涂层的塑料有限样品进行全波建模，表征ARC几何随机变异性对其性能的影响。
2026-08-20 astro-ph.IM physics.optics
A New Artificial Dielectric Metamaterial and its Application as a THz Anti-Reflection Coating
我们描述了一种新型的人工介电材料，它在毫米和亚毫米波长的应用。该材料是由多层金属网制成的，这些金属网在薄聚丙烯片上形成图案，然后使用热压工艺将这些金属网粘合在一起，以提供能够可靠地循环至低温的平面坚固盘。这种材料的折射率可以通过调整金属网层的几何形状和间距来调节。我们展示了它的用途，通过设计和表征的Z-切割晶体石英板的宽带减反射涂层。该涂层的制造和应用的石英使用热压技术和特征在于使用傅里叶变换光谱仪。的性能被证明是在HFSS和传输线建模结果很好的协议。
2011-07-18 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Scalable, ultra-resistant structural colors based on network metamaterials
结构色作为一种未来的印刷技术，从仿生组织到自适应伪装材料，在各种应用中具有广泛的潜力，引起了人们的广泛关注。然而，仍然缺乏一种有效的方法来实现具有可扩展制造技术的鲁棒色彩，阻碍了该平台的实际应用的实现。在这里，我们开发了一种基于大规模网络超材料的新方法，该方法将纳米级的去合金亚波长结构与无损耗的超薄超材料涂层相结合。通过使用理论和实验，我们展示了亚波长电介质涂层如何控制与金属网络中产生的ε近零（ENZ）区域的共振光耦合机制，从而形成覆盖光谱的大部分的高度饱和的结构色。椭圆偏振测量报告了即使在$70$度的角度下对这些颜色的有效观察。这些纳米材料的网络状结构允许高机械阻力，这是量化的一系列纳米划痕测试。由于具有如此显著的特性，这些亚结构代表了用于现实世界的大规模商业应用的稳健设计技术。
2016-05-12 physics.optics
Near-Field Radiative Heat Transfer between Metamaterials coated with Silicon Carbide Film
在这封信中，我们研究了近场辐射热传递的两个超材料基板上涂覆碳化硅（SiC）薄膜。超材料可以激发与s极化相关的磁等离子体激元，从而增强普通材料的近场热传递，而SiC则存在较强的表面声子极化激元。通过仔细调节超材料的光学性质，可以在不同的光谱区域激发超材料的电共振和磁共振以及SiC的表面声子极化激元，导致增强的热传递。研究了不同真空间隙下SiC薄膜厚度的影响。研究结果为薄膜涂层在能量收集中的应用提供了参考。
2014-12-18 physics.optics
Scattering of electromagnetic waves from a graphene-coated thin cylinder of left-handed metamaterial
在本文中，我们探讨了薄圆柱的散射行为的左手材料制成的单原子石墨烯涂层。通过改变石墨烯涂层的化学势来证明共振峰的光谱可调谐性，这是在与电介质芯的散射体的情况相反的入射平面波的任何偏振状态下发生的事实。相反，对于电介质环境，不满足不可见性条件。一个奇异的性能也被发现的圆柱体的介电常数和磁导率接近零。我们的研究结果的实际实施可以进行传感和波操纵驱动的超材料。
2017-12-25 physics.optics
Machine-learning designed smart coating: temperature-dependent self-adaptation between a solar absorber and a radiative cooler
本文利用机器学习优化含相变材料的多层超材料结构，使其可随温度在太阳能吸收与辐射冷却模式间自适应切换，从而推动智能热管理超材料发展并助力减碳。
2024-07-02 physics.app-ph physics.optics
A metamaterial telescope at millimetre wavelengths
本文提出并验证了一种完全由热压多层超材料平面透镜构成的毫米波望远镜，在90-190 GHz频段性能与传统折射望远镜相当，同时实现超过80%的减重并降低低温涂层风险。
2025-01-01 astro-ph.IM physics.optics
A non-resonant dielectric metamaterial for enhancement of thin-film solar cells
最近，我们提出了介电超材料，其由位于非晶薄膜太阳能电池顶部的亚微米介电球体阵列组成。我们已经从理论上表明，这种超材料可以减少反射，同时可以抑制通过光伏层的传输，因为它将入射平面波转换成一组聚焦光束。这一理论概念已得到有力的发展和实验证实，在本文件中。在这里，我们考虑的超材料的倾斜角照明，重新设计的太阳能电池，并提出了详细的实验研究的整个结构。与我们先前的理论研究相比，我们表明，我们的全向光捕获结构可能比等离子体增强化学气相沉积获得的优化平面涂层更好地工作。
2014-06-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Topological transition in coated wire medium
本文提出了一种由平行金属线和介质层组成的超材料的非局部均匀化理论。结果表明，通过改变金属丝介电层与基质材料之间的介电对比度，可以使超材料的色散区从椭圆色散区转变为双曲线色散区，即发生拓扑转变.我们通过全波数值模拟证实了我们的理论预测。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Planar Silicon Metamaterial Lenslet Arrays for Millimeter-wavelength Imaging
毫米波和亚毫米波探测器的大型成像阵列的应用包括测量宇宙微波背景（CMB）中微弱的偏振信号和亚毫米天体物理。我们正在开发平面小透镜阵列毫米波长成像使用超材料微晶制造的硅晶片。与传统的半球形小透镜阵列相比，这种超材料技术具有许多潜在的优点，包括高精度和均匀性、平面集成抗反射层以及与硅检测器晶片匹配的热膨胀系数。在这里，我们描述了梯度折射率（GRIN）超材料微透镜的设计过程中，使用金属网图案化的硅和金属网和蚀刻孔超材料抗反射层的组合。我们优化的设计，使用散装材料模型，以快速模拟和验证的小透镜设计。我们制作了原型GRIN超材料微透镜阵列，并将其安装在Polarbear/Simons阵列90/150~GHz波段过渡边缘传感器（TES）的辐射热探测器阵列与正弦平面天线。原型微透镜阵列的光束测量与模型模拟相当吻合。我们计划进一步优化设计，并将其与宽带减反射涂层相结合，以实现70- 350 GHz带宽的工作。
2020-12-15 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Optical absorbers based on strong interference in ultra-thin films
光学吸收剂在电磁波谱的广泛应用中找到用途，包括光伏和光化学电池、光电探测器、滤光器、隐形技术和热光源。最近的努力试图通过使用等离子体、超材料和超表面的新兴概念来减少传统上基于梯度结构或法布里-珀罗型腔的光学吸收器的占用空间。不幸的是，这些新的吸收体设计需要在亚波长长度尺度上图案化，因此对于许多大规模光学和光电子器件是不切实际的。本文综述了近年来基于损耗薄膜的光吸收材料的研究进展，损耗薄膜的厚度远小于入射光波长。这些结构具有小的占地面积并且不需要纳米级图案化。我们概述了这些吸收剂的理论基础的基础上“超薄薄膜干涉”，包括损耗引起的相移和临界耦合的概念，然后提出了几个应用，包括超薄彩色涂层，装饰photoproteics，高效光化学电池，和红外场景发生器。
2016-06-17 physics.optics
Atomically Thin Metal-Dielectric Heterostructures by Atomic Layer Deposition
异质结构在过去几年中越来越受到关注，以实现各种光电和光子应用。在这项工作中，原子级薄界面的Ir/Al 2 O3异质结构兼容的微光电技术的报告。通过光谱和显微技术（XRR、XPS、HRTEM、椭圆偏振光谱法和UV/VIS/NIR分光光度法）测定了它们的结构和光学性质。XRR和HRTEM分析揭示了Ir在原子尺度异质结构中的逐层生长机制，这不同于金属在衬底上典型的岛状生长。此外，XPS研究表明，在较低的Ir浓度下，在界面处形成Ir-O-Al键合，与纳米颗粒核-壳结构形成相反。精确地调整组分的比例确保了色散曲线的控制以及从有效介电异质结构到金属异质结构的过渡。的Ir涂层厚度的变化范围从几个纳米到约7 nm的异质结构中的膜。在含有约2-4 nm的单个Ir涂层厚度的结构中已经观察到该转变。在此之后，通过精确地改变这种异质结构的组成，显示具有可调介电常数的ε-近零超材料。总体而言，Ir/Al 2 O3异质结构的金属-电介质界面的结构和光学特性的全面研究表明，可用于光学系统设计的材料组合的扩展。
2022-12-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
