Low-loss Broadband Negative Refractive Index due to Nonresonant 2D Helical Chiral Metamaterial
我们证明了一种二维螺旋手性超材料，具有宽带强光学活性，导致非共振德鲁德样响应。强手性导致宽带负折射率，具有高品质因数（>90）和极低的损耗（每层<2%）。旋光性对入射电磁波的角度不敏感，从而在偏振操纵应用中实现更大的灵活性。
2017-05-07 physics.optics
Refractive index sensing with optical bound states in the continuum
本文研究了利用介质光栅中的连续光学束缚态进行折射率传感。应用微扰的方法，我们推导出差分灵敏度和品质因数的传感器在光谱附近的BIC。提出了一种有效的传感器优化设计方法。导出了光学BIC最大灵敏度的解析公式。结果提供了简单的数值模拟。
2020-10-22 physics.optics
Refractive-index sensing with ultra-thin plasmonic nanotubes
我们研究了具有介电核和超薄金属壳的等离子体纳米管的折射率传感特性。用Drude模型和非局域流体动力学模型描述了几纳米薄金属壳层，研究了非局域性的影响。我们推导出消光截面的解析表达式，并显示如何感测周围介质的折射率和品质因数的影响，由形状和尺寸的纳米管。与其他局部表面等离子体共振传感器的比较表明，纳米管具有优越的灵敏度和可比的数字的优点。
2012-03-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Negative refractive index response of weakly and strongly coupled optical metamaterials
我们提出了一个详细的研究检索的光学参数，介电常数，磁导率和折射率，耦合鱼网超材料结构作为层之间的分离的函数。对于弱耦合的情况下，检索的参数是非常接近的一个功能层的结果，收敛相对较快。对于强耦合情况，反演的参数与单单元渔网结果完全不同。我们还证明了高品质因数（FOM=| Re（n）/Im（n）|对于强耦合结构，由于负的$n$的实部远离n的虚部的最大值（接近谐振），其中损耗高。
2009-07-06 physics.optics
Degeneracy breaking of Wood's anomaly for enhanced refractive index sensing
我们介绍了一种超灵敏的检测技术的折射率（RI）传感的基础上，在薄的金层，使用一个单一的光刻步骤研磨的纳米尺度的缝隙天线阵列。我们的实验结果表明，在电信波长范围内的品质因数（FOM）为140-210，接近标准传播型SPR传感器的基本极限（~250），其基本机制是缝隙天线的窄带共振与轻微非垂直照射下Wood反常的简并破缺相结合。此外，我们探讨了该设备的分析物层的深度的灵敏度。这个概念可以很容易地调整到任何所需的波长和RI范围，通过修改槽的尺寸和阵列间距，从而使它非常有用的许多传感应用。
2017-02-08 physics.optics
Mueller matrix polarimetry of plasmon resonant silver nano-rods: biomedical prospects
对纳米粒子背景下的光-物质相互作用的基本理解极大地受益于对几何依赖的可调谐局域表面等离子体共振（LSPR）的研究，并且已被证明在各个科学领域具有潜在的应用。除了光谱调谐之外，LSPR的偏振特性还可以适当地用于诸如对比度增强机制和控制参数等系统中。这样的偏振特性，如双衰减和延迟已在这里使用一种新的组合的穆勒矩阵偏振与T-矩阵矩阵的方法银纳米棒显示前所未有的控制和灵敏度的局部折射率的变化进行了研究。在恒定等体积球体半径的各种纵横比上进行的研究表明存在纵向（偶极和四极）和横向（偶极）共振;由于两个方向上的极化率的差异贡献而产生。这些共振的重叠区域和共振本身分别表现出增强的延迟和双衰减。通过纵横比从最小值跨越到最大值（在双衰减的情况下为[0，1]，在延迟的情况下为[0，π]），这些偏振参数的光谱和振幅可调谐性呈现了一个新颖的结果，该结果可用于定制用于生物介质研究的系统。另一方面，双衰减倾角的高灵敏度（由极化率的相等贡献引起）可能用于介质表征和生物传感或生物成像研究。
2012-10-31 physics.optics
Refractive index evaluation of porous silicon using Bragg reflectors
制作一维光子晶体结构和形成理想的光子带隙需要两个主要的物理性质：厚度周期性和折射率。多孔硅（PS）是一种纳米结构材料，由于其易于通过改变制备条件来调节其孔隙率和折射率而被广泛用于制备一维光子晶体。由于多孔硅的形貌随孔隙率的变化而变化，因此多孔硅折射率的测定并不容易。为了找到PS的光学性质，我们可以使用不同的有效介质近似（EMA）。在这项工作中，我们提出了一种方法来评估性能的PS层的折射率，以建立光子布拉格反射器。通过一个品质因数，我们测量的理论和实验之间的协议，并提出了一个简单的程序来确定的可用性的折射率。我们测试得到的折射率在更复杂的结构，如宽带可见-近红外反射镜，并通过一个优点函数，我们发现理论和实验之间的良好协议。通过这项研究，我们提出了定量参数来评估PS布拉格反射器的折射率。这一过程可能会对不同应用的一维光子结构的设计和制造产生影响。
2017-11-08 physics.optics
Modelling phase imperfections in compound refractive lenses
复合折射透镜（CRL）为X射线微纳分析以及成像应用中的探针形成提供了出色的潜力，但是当需要高空间分辨率和强度时，X射线的有效无像差聚焦是一个关键考虑因素。可用的折射光学器件具有不可忽略的像差，这降低了它们的最终性能。我们描述了一个框架的基础上物理光学模拟不完美的CRL的效果后，X射线束，考虑到测量的相位误差从波长计量。我们的模型，随着复杂性的增加，一个CRL堆栈作为一个单一的薄相元素，然后作为一个更现实的复合元素，包括吸收和厚度的影响，最后，我们添加现实的光学缺陷的CRL。使用“同步辐射工作室”（SRW）的相干和部分相干模拟用于评估不同的模型，相位误差的影响，并检查设计方程的有效性和优值的适用性。
2019-12-12 physics.optics
Absorption and Plasmon Resonance of Bi-Metallic Core-Shell Nanoparticles on a Dielectric Substrate Near an External Tip
吸收效率的分布和局部表面等离子体共振（LSPR）波长的金属核-壳纳米粒子（NP）放置在BK 7玻璃基板。数值研究与矢量化版本的离散偶极子近似与表面相互作用（DDA-SI-V）。金（Au）和银（Ag）金属组分用于模拟两种不同的核壳结构。吸收增强和等离子体共振的核-壳结构的混合模式进行比较，通过使用定义的尺寸配置的措施。据观察，一个小的体积分数的核心尺寸的结果在壳的等离子体激元响应的支配。进行额外的研究以辨别纳米颗粒在不同周围环境中的折射率的灵敏度。对于银核-金壳和金核-银壳纳米粒子，在选定的核-壳尺寸结构下，观察到银核-金壳和金核-银壳纳米粒子的LSPR波长红移。还分析了裸露的金属纳米颗粒和所选的核-壳对在外部探针附近的吸收行为。利用横向电场（TE）和横向磁场（TM）波极化研究了磷化镓（GaP）和硅（Si）AFM针尖的使用。据观察，光偏振的吸收增强的NPs开关在不同的波长，其中尖端材料的介电转变发生的优势。这些发现显示了金属核-壳纳米颗粒在几个领域的可能目标用途，如纳米制造，局部加热，生物传感和材料检测应用。
2019-10-10 physics.optics
Overcoming losses with gain in a negative refractive index metamaterial
基于全矢量三维Maxwell-Bloch方法，研究了在负折射率渔网状超材料中利用增益来克服损耗的可能性。我们表明，适当放置光泵激光染料（增益）到超材料结构的结果在一个频带中的非双各向异性超材料成为放大。在该区域中，有效折射率的实部和虚部同时变为负值，并且品质因数在两个不同的频率点处发散。
2010-10-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tunable Multi-Peak Perfect Absorbers Based on Borophene for High-Performance Near-Infrared Refractive Index Sensing
硼氢化物作为一种新兴的二维单元素折射率传感材料，由于其超高的表面积体积比和出色的表面灵敏度，最近引起了人们的极大关注。然而，目前的研究主要集中在设计具有单峰吸收的基于硼烷的传感器，这与多峰传感器的性能相比缺乏可靠性。本文提出了一种具有多个近乎完美吸收峰的高性能硼氢化物折射率传感器。使用时域有限差分（FDTD）模拟的metadevices的几何参数进行优化，以获得三个强吸收峰在近红外（近IR）制度的强度为99.72%，99.18%，和98.13%。进一步的计算表明，三个强峰的灵敏度分别达到339.1 nm/RIU、410.1 nm/RIU和738.1 nm/RIU，相应的光学优值分别达到15.41/RIU、14.65/RIU和10.85/RIU，显示出很大的近红外折射率传感潜力。此外，三个吸收峰可以很容易地通过调节硼化物的载流子密度来调谐，这可以通过施加不同的外偏压来实现。这些结果可为多峰近红外动态集成光子器件的研制提供理论指导
2022-06-09 physics.optics
Polarization Vortex for Enhanced Refractive Index Sensing
本文研究利用连续域束缚态（BIC）偏振涡旋增强全介质传感器折射率灵敏度，发现其k空间位置对折射率变化呈平方根依赖，角度灵敏度可比肩表面等离子体激元传感器，并观察到BIC蓝移及角度灵敏度超过光谱灵敏度的特殊区域。
2025-07-21 physics.optics
Graphene-Enabled Terahertz Metamaterial Absorber for Ultra-Wide Refractive Index Sensing
本研究提出一种石墨烯辅助太赫兹超材料吸收器，通过带辅助开口的SRR单元实现高吸收、宽角度与偏振不敏感特性，在宽折射率范围内具备高灵敏度，可用于多类物质及无标记生物传感。
2025-11-17 physics.optics
High-sensitivity plasmonic refractive index sensing using graphene
我们从理论上证明了一个高灵敏度，石墨烯等离子体基折射率传感器工作在室温下的中红外线。我们的传感器的质量因数达到$10$以上的值，但我们提出的等离子体传感器的关键方面是它的表面灵敏度，我们详细研究。我们已经使用了关于掺杂水平和电子弛豫时间的现实值，这是传感器性能的限制因素。我们的研究结果定量地显示了石墨烯等离子体基折射率传感器在中红外工作的高性能。
2017-05-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Rabi-like splitting and refractive index sensing with hybrid Tamm plasmon-cavity modes
从理论上证明了混合等离子体一维光子晶体结构中的类拉比分裂和自参考折射率传感。Tamm等离子体和腔光子模式之间的耦合通过在金属层附近引入低折射率间隔层来调谐，以形成它们的混合模式。在不同间隔层厚度下观察到的模式的反交叉验证了两个模式之间的强耦合，并导致具有不同分裂能量的Rabi样分裂。在一维光子晶体中，类拉比分裂能随周期数N和介质折射率差η的增加而减小，并通过一个解析模型解释了观测到的变化.混合模的角度和偏振依赖性表明，下混合模的偏振分裂比上混合模的强得多。进一步研究发现，随着腔介质的变化，其中一种混合模式保持不变，而另一种模式发生了显著的变化。混合模式的这种性质已被用于设计用于感测不同分析物的自参考折射率传感器。当η=1.333，N=10时，腔厚从170 nm增加到892 nm，灵敏度从51 nm/RIU增加到201 nm/RIU。对于892 nm的固定腔厚度，通过将η从1.333增加到1.605，灵敏度从201 nm/RIU增加到259 nm/RIU。对两种不同的混合结构（[η=1.333，N=10]和[η=1.605，N=6]）的检测精度、品质因数和品质因数等传感参数进行了评估和比较。混合模式之一的共振反射率的值随着可用于折射率感测的分析物介质的变化而显著变化。
2021-10-20 physics.optics
Design Optimized CMOS Compatible Hybrid Silicon MIM Waveguide Cavity for Label Free Sensing
该研究数值设计并通过遗传算法优化了CMOS兼容的混合硅MIM波导腔生物传感器，实现高灵敏度与品质因数，可精确区分小折射率变化，适用于无标记生化及医学诊断。
2025-08-21 physics.ins-det physics.optics
Precision of silicon oxynitride refractive-index profile retrieval using optical characterization
具有梯度折射率分布的层是传统均匀堆叠涂层的有吸引力的替代物。然而，渐变折射率分布的光学表征和监测是一个复杂的问题，通常通过使用混合材料的简化模型来解决。虽然这种方法提供了一个解决方案的问题，精度，这可以预期从光学表征的折射率梯度，仍然不清楚。本文研究了反应双离子束溅射法制备的SiO_xN_y薄膜的光学特性。为了表征沉积层，我们使用了几种方法，包括反射率和透射光谱在很宽的入射角范围内，连同光谱椭圆偏振。所有的数据同时与折射率的一般分布拟合。在我们的拟合中使用的预期的轮廓是基于具有变化的化学计量比的SiO_xN_y层的表征。通过改变轮廓，讨论了这种改变对拟合质量的敏感性，并研究了优化函数最小化的模糊性。我们证明，虽然扫描的特定参数的配置文件可以看似非常精确，我们获得了很好的协议之间的实验数据和模型的梯度形状的范围很广，其中的折射率值的主要部分的配置文件可以从平均值相差0.02。
2020-12-08 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strongly birefringent cut-wire pair structure as negative index wave plates at THz frequencies
我们报道了一种新的方法设计和制造的薄波片与高传输太赫兹（THz）制度。波片基于强双折射切割线对超材料，其对于入射波的两个正交偏振分量表现出相反符号的折射率。作为具体的例子，我们制造和研究的四分之一和一个半波片，揭示了在1.34太赫兹和1.3太赫兹，分别为74%和58%的峰值强度透射率。此外，半波片在折射率为-1.7的1.3THz处显示出23的最大品质因数（FOM）。这对应于迄今为止在THz频率下报告的最高FOM之一。所呈现的结果证明，负折射率材料在太赫兹技术的光学组件方面进入应用阶段。
2009-09-10 physics.optics
van der Waals Nanogap Loading of a \ce{TiO2} Nanobar Metasurface for Dual-Channel Fano Refractive Index Sensing
Bangladesh University of Engineering and Technology（孟加拉国工程与技术大学）
本文研究了一种基于TiO$_2$纳米棒对和20nm BeS间隙插入层的双极化介电超材料传感器，通过介电对称性破缺实现极化选择性激发两种不同共振，同时追踪两个极化通道的折射率变化。
2026-06-29 physics.optics
Harnessing Topological Valley-Hall States in Photonic Crystals for Label-Free Refractive-Index Discrimination of Cancer Cell Lines
Department of Electrical and Electronic Engineering, Bangladesh University of Engineering and Technology（电气与电子工程系，孟加拉国工程与技术大学）
本研究设计了6太赫兹硅基谷霍尔光子晶体，构建出高品质因数、高灵敏度的无标记生物传感器，可实现癌细胞的折射率区分，为临床诊断提供了新方案。
2026-08-11 physics.optics
Numerical Analysis of a Highly Sensitive SOI MRR Refractive Index Sensor with Performance Enhancement using Graphene and Gold
本研究提出一种基于SOI的环形谐振器折射率传感器设计，通过在SiO2晶圆上结合石墨烯层和金纳米圆盘增强光响应，利用FDTD方法评估证实其FOM达56.15、灵敏度达730 nm/RIU，可应用于牛奶浓度等传感场景。
2023-12-04 physics.app-ph physics.optics
Surface sensitivity of Rayleigh anomalies in metallic nanogratings
基于金属纳米光栅中的瑞利异常（RA）的传感方案表现出令人印象深刻的体积折射率灵敏度仅由光栅周期决定。然而，需要仔细研究表面灵敏度（这是无标记化学和生物传感的关键品质因数），以评估该技术平台的实际适用性。在本文中，我们探讨的敏感性RA在金属纳米光栅时，局部折射率的变化被认为是。我们的研究表明，与相应的体积值相比，表面灵敏度降低了两个数量级;有趣的是，这种剩余灵敏度并不归因于RA的波长偏移，RA对局部折射率变化完全不敏感，而是严格连接的等离子体效应。我们的分析增加覆盖厚度揭示了最终的表面灵敏度接近RA体值，这原来是光栅辅助表面等离子体极化激元灵敏度的上限。
2013-09-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Sensitive biodetection in flow using metasurface hosting quasi-bound state in the continuum resonances
Griffith University（格里菲斯大学）；Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所）
本文提出一种基于元表面的高Q值准束缚态在连续谱共振的光学生物传感器，用于流体中的高灵敏度检测，实验中实现了超过315 nm/RIU的折射率灵敏度和66 RIU⁻¹的优值。
2026-05-12 physics.optics
Multipolar Origin and Active Control of High-Q Quasi-BIC Fano Resonances in Dielectric Metasurfaces for Sensing Applications
Bangladesh University of Engineering and Technology（孟加拉国工程与技术大学）
本研究提出了一种全介质超材料，通过结构不对称性实现高Q准BIC费诺共振，用于高灵敏度折射率传感和主动光学开关。
2025-10-12 physics.optics
An Ultra-Sensitive Visible-IR Range Fiber Based Plasmonic Refractive Index Sensor
本文提出一种覆盖0.55–3.50 μm、检测RI 1.33–1.43的超灵敏PCF-SPR传感器，并结合ANN预测折射率，实现极高灵敏度与分辨率。
2024-01-19 physics.app-ph physics.optics
Surface-Plasmon-Polariton Laser based on an Open-Cavity Fabry-Perot Resonator
近年来，人们对小尺寸激光器的开发越来越感兴趣，这些激光器在小体积传感和片上光通信中具有潜在的应用。表面等离子体激元是一种被限制在金属-电介质界面上的电磁模式，它提供了一种有效的途径，当与增益介质接触时被共振放大时，可以实现纳米尺度的激光发射。在这里，我们实现了可见光频率超窄线宽激光在室温下利用表面等离子体在一个开放的法布里-珀罗腔中传播形成的平坦的金属表面涂有亚波长厚层的光泵浦增益介质和正交约束的一对平坦的金属侧壁。低微扰传输配置采样的激光等离子体激元模式是通过一个渐逝耦合凹进的纳米缝，开辟了道路，高品质因数的折射率与开放腔相互作用的分析物的传感。
2016-10-12 physics.optics
Simulation Driven Design of a Multilayer Plasmonic Sensor Using Cu Ni and BaTiO3 for Waterborne Pathogen Detection
Birla Institute of Technology and Science, Pilani（比拉理工学院）
本文提出了一种基于Cu Ni和BaTiO3的多层等离子体传感器，通过仿真优化实现高灵敏度的水生病原体检测。
2025-12-21 physics.optics
Narrow band perfect absorber for maximum localized magnetic and electric field enhancement and sensing applications
等离子体提供了一种令人兴奋的方式来调解光和物质之间的相互作用，允许强场增强和限制，共振时的大吸收和散射。然而，由于金属固有的高光学损耗和辐射阻尼，同时实现超窄带完美吸收和电磁场增强具有挑战性。在这里，我们提出了一种全金属等离子体吸收器，其吸收带宽小于8 nm，偏振不敏感吸收率超过99%。与传统的金属-电介质-金属结构不同，我们证明了窄带完美吸收和场增强是由深亚波长尺度的垂直间隙等离子体激元模式引起的，它具有高达120的品质因数和约为10^-4*（λ/n）^3的模式体积。基于耦合模理论，我们证明了稀光场的增强与吸收成正比，因此理想的吸收是获得最大场增强的关键。此外，所提出的理想吸收体可以作为折射率传感器，灵敏度为885 nm/RIU，品质因数高达110。它为窄带完全吸收和局域场增强提供了一种新的设计策略，在生物传感器、滤波器和非线性光学等方面具有潜在的应用前景。
2016-01-03 physics.optics
Optical Kerr nonlinearity enhancement in high-index metasurfaces via Mie void lattices
Institute of Automation and Control Processes, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院远东分院自动化与控制过程研究所）
研究高折射率超表面光学克尔非线性增强，以GaP为模型材料用FDTD模拟，提取空心球等空穴有效非线性折射率，发现孤立空穴共振增强适度，紧密间隔空穴间模式响应更强，开放腔几何结构对混合系统有优势。
2026-07-14 physics.app-ph physics.optics
Ultrasensitive surface plasmon resonance-based biosensor for efficient detection of SARS-CoV-2 Virus in the near-infrared region
本文提出一种基于Al/Au/MgF2/MoS2多层结构的近红外SPR生物传感器，通过数值仿真实现372°/RIU的高灵敏度，可用于高效检测SARS-CoV-2病毒。
2025-11-10 physics.optics
Design of a Dual Polarized Gold-Coated Four-Channel PCF-SPR Sensor with Ultra-High Sensitivity and Broad RI Coverage
针对PCF-SPR传感器性能提升需求，本研究采用有限元法设计了一款双偏振镀金四通道PCF-SPR传感器，实现了超高灵敏度与宽折射率检测范围，且制备容忍度高、实用性强。
2025-11-16 physics.optics
