納米尺度金屬光學天線的近場與遠場特性研究.pdf

1、金屬納米光學天線是一種可以突破衍射極限，能夠把光學頻段的電磁波高效耦合到納米尺度空間的金屬納米光子器件，因其支持表面等離激元而具有高度場局域、場增強及重定向等特性，這些新穎獨特的光學性質(zhì)使其在眾多領域頗受青睞，如高分辨率近場光學顯微鏡、高效率太陽能電池、納米光刻等。
　　本文設計了一種新型的金屬納米光學天線——雙蝶形金屬納米光學天線，基于時域有限差分法和表面等離激元理論研究了其光學特性，其中包括近場局域場增強性、近場電場分布特性及

2、遠場方向性等。主要研究內(nèi)容如下：
　　1、研究了矩形、梯形、蝶形三種基本對稱振子結(jié)構(gòu)金屬納米光學天線的近場特性。研究發(fā)現(xiàn)：蝶形對稱振子具有最大的場增強因子，但這種場增強性對不同的入射光偏振方向表現(xiàn)出極不穩(wěn)定性。
　　2、研究了天線臂之間的夾縫以及不同的入射光偏振方向?qū)﹄p蝶形金屬納米光學天線場增強性及電場分布的影響。研究發(fā)現(xiàn)：雙蝶形光學天線具有比蝶形對稱振子更強的場增強，選擇合適的結(jié)構(gòu)參數(shù)可以達到390倍的電場增強；隨著夾縫的

3、減小，場增強的分布區(qū)域逐漸由天線的中心轉(zhuǎn)移到邊緣，同時天線中心處的電場強度隨之減??；與蝶形對稱振子不同，雙蝶形光學天線的場增強性對偏振方向不同的入射光表現(xiàn)出很強的穩(wěn)定性。
　　3、研究了天線結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化對雙蝶形金屬納米光學天線遠場方向性的影響。研究發(fā)現(xiàn)：天線臂之間夾縫的減小使遠場方向圖中出現(xiàn)明顯的旁瓣，且主瓣增益變大；當偶極子激勵源垂直放在天線下方合適的距離時，遠場方向圖中會出現(xiàn)明顯的旁瓣；天線臂長度的增大是導致遠場方向圖中出現(xiàn)