貴金屬及零折射率超材料亞波長波導(dǎo)透射特性研究.pdf

1、金屬-電介質(zhì)-金屬(Metal-Dielectric-Metal,MDM)結(jié)構(gòu)以及零折射率超材料(Zero Index Metamaterial,ZIM)是兩類非常有應(yīng)用前景的微納光子學(xué)系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)很多突破傳統(tǒng)光學(xué)衍射極限的功能,能將光場限制在納米尺度并進(jìn)行有目的性的傳輸。本文針對以上這些特點(diǎn),研究了這兩類結(jié)構(gòu)的一些基本性質(zhì),提出了對其光學(xué)傳輸特性進(jìn)行調(diào)控的方法,并利用有限元法數(shù)值驗(yàn)證了這些功能并對相應(yīng)特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究及優(yōu)化。

2、>　　本文針對MDM波導(dǎo)中SPP(Surface Plasmon Polariton)的對稱模式,系統(tǒng)地研究了其傳輸特性的相干調(diào)制方法。分析了側(cè)面矩形槽、三角形槽、半橢圓形槽、半圓形槽、雙半圓形槽等結(jié)構(gòu)對MDM波導(dǎo)透射譜的調(diào)控特性。結(jié)果表明不同深度的側(cè)面矩形槽的組合結(jié)構(gòu)具有濾波功能,級聯(lián)的三個側(cè)面矩形槽以及五個側(cè)面矩形槽結(jié)構(gòu)能被用作寬帶濾波器。針對SPP的反對稱模式,研究了其存在條件和激發(fā)方法。根據(jù)對稱模和反對稱模的模場分布特性,提出了

3、不同的光源激發(fā)方案,并得到了對稱模、反對稱模以及這兩種模式以不同相位或幅度組合得到的多種混合模式。分析了側(cè)面矩形槽對這些模式的傳輸特性的影響。研究了理想的ZIM和光子晶體ZIM的電磁性質(zhì)。結(jié)果表明在理想的ZIM內(nèi)部電磁場呈準(zhǔn)靜態(tài)的均勻分布。在ZIM邊界上,只有以極小角度入射的電磁波才能進(jìn)入ZIM,而出射波與入射角度無關(guān),始終垂直于出射表面。通過控制內(nèi)嵌結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)及界面特性,可以實(shí)現(xiàn)對ZIM從全透射到全反射的傳輸調(diào)控。結(jié)果表明,不同形