多層金屬-電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的聚焦特性及角度調(diào)控.pdf

1、隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，納米光學(xué)成像和聚焦等領(lǐng)域常常有高分辨率的需求。然而，傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)往往受到衍射極限的限制，以至于系統(tǒng)分辨率只有入射波長的二分之一。衍射極限是由于攜帶物體細(xì)節(jié)信息的倏逝波無法在傳統(tǒng)材料中傳播。因此，高頻空間信息無法貢獻(xiàn)于最終成像或聚焦。近年來，研究發(fā)現(xiàn)表面等離子體激元能夠與倏逝波進(jìn)行共振耦合，使倏逝波得到放大，這為超分辨聚焦的研究提供了一條有效的途徑。
　　多層金屬-電介質(zhì)結(jié)構(gòu)是一種人工合成的各向異性材料，

2、其色散特性可以由其結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)來進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)而有效地控制光的傳輸特性。本論文系統(tǒng)地研究了多層金屬-電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的聚焦特性及角度調(diào)控。研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　1.從等效介質(zhì)理論出發(fā)，探究了多層金屬-電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本光學(xué)性質(zhì)。分析結(jié)果表明，具有雙曲色散關(guān)系的多層膜能夠定向傳播倏逝波，這為實現(xiàn)超分辨聚焦提供了可能性。結(jié)合多層膜和衍射光柵，設(shè)計了兩種類型聚焦元件(TypeⅠ和Ⅱ多層膜)，主要用于探究同一入射光以垂直或平行于膜層的方向入射

3、到同一結(jié)構(gòu)時的聚焦效果。采用時域有限差分法模擬了結(jié)構(gòu)中的超分辨聚焦現(xiàn)象，TypeⅠ和Ⅱ多層膜中磁場焦斑的尺寸大小分別為125nm和63nm，因此當(dāng)光垂直于膜層入射時會得到相對較好的聚焦效果。此外，詳細(xì)分析了電場各分量的聚焦結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，E分量在x=0附近會對稱出現(xiàn)兩個波峰，從而降低了整個電場強(qiáng)度的聚焦分辨率。狹縫寬度、電介質(zhì)介電常數(shù)、金屬填充比以及增益介質(zhì)對多層膜聚焦效果的影響也進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，這將為進(jìn)一步優(yōu)化聚焦結(jié)構(gòu)提供參考。<