基于表面等離子體激元的新型納米傳感器的理論研究.pdf

1、在光子學(xué)領(lǐng)域，光衍射極限的存在限制了光子器件集成度的發(fā)展。因此，如何突破衍射極限的限制，使得人們能夠在納米尺度范圍實(shí)現(xiàn)對光子的傳輸和操控已經(jīng)成為了現(xiàn)代納米光學(xué)研究中的一大熱點(diǎn)。隨著納米科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在金屬-介質(zhì)表面?zhèn)鞑ゲ⒕哂型黄蒲苌錁O限特性的表面等離子體激元的出現(xiàn)為解決這一突出問題提供了可能的方案。由于表面等離子體激元對金屬納米結(jié)構(gòu)以及周圍介質(zhì)具有超強(qiáng)的敏感特性，使得表面等離子體激元在傳感領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。因此，將表面等離子體激

2、元技術(shù)應(yīng)用在傳感器的研究上，有可能促進(jìn)新一代具有高敏感度和高集成度的微納光子傳感器件的產(chǎn)生。本文利用時(shí)域有限差分法對所提出的基于金屬-絕緣體-金屬波導(dǎo)耦合納米腔體而構(gòu)成的新型表面等離子體激元傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬仿真分析和研究。本論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，從麥克斯韋方程組出發(fā)，從理論上介紹了在金屬-介質(zhì)界面上激發(fā)的表面等離子體激元及其基本特征，以及金屬-絕緣體-金屬波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的原理。
　　第二，基于金屬-絕緣體-金屬波導(dǎo)

3、與納米圓盤腔體耦合的結(jié)構(gòu)，利用納米圓盤腔體中介質(zhì)的折射率的改變與該結(jié)構(gòu)透射光譜的線性關(guān)系研究它的傳感特性，并利用模擬仿真詳細(xì)分析了傳感器結(jié)構(gòu)的參數(shù)變化對它的傳感特性的影響。
　　第三，研究了基于金屬-絕緣體-金屬波導(dǎo)與六邊形納米腔體耦合的傳感器結(jié)構(gòu)，分析了傳感器結(jié)構(gòu)的理論模型，利用模擬仿真詳細(xì)分析了它的傳輸特性和傳感特性以及結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變對它們的影響。并且，利用溫度與介質(zhì)的關(guān)系研究將該傳感結(jié)構(gòu)應(yīng)用在溫度傳感上。
　　最后，在