金屬微納結(jié)構(gòu)中模式耦合特性及其調(diào)控機(jī)理研究.pdf

1、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文金屬微納結(jié)構(gòu)中模式耦合特性及其調(diào)控機(jī)理研究姓名：陳俊學(xué)申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：光學(xué)指導(dǎo)教師：明海；王沛2011-05摘 要 II 多層結(jié)構(gòu)的光子帶隙效應(yīng)得到的結(jié)果 2.5GW/cm2 [Phys. Rev. Lett. 99,127402 (2007)]。 3. 研究了金屬-電介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)中，傳播的 GPP 模式與局域的 MP 模式間耦合行為。 通過(guò)極子模型和 FDFD 方法， 分析了模式間的耦合特性和模式分

2、裂現(xiàn)象。研究表明：由于奇數(shù)階和偶數(shù)階 MP 模式不同的場(chǎng)對(duì)稱性，在與 GPP模式耦合時(shí)，表現(xiàn)出不同的模式選擇特性，可實(shí)現(xiàn)耦合雜化模式獨(dú)特色散特性和方向-譜吸收性質(zhì)的調(diào)控。 4. 研究了明-暗-明 plasmon 共振結(jié)構(gòu)中，plasmonic 感應(yīng)透明現(xiàn)象。通過(guò)暗plasmon 模間的干涉效應(yīng)，提出了結(jié)構(gòu)感應(yīng)透明窗口的調(diào)控機(jī)制?；趦蓚€(gè)明 plasmon 共振元件不同空間排列導(dǎo)致的兩種激發(fā)模式： 同相和反相激發(fā)模式， 設(shè)計(jì)了基于明-暗-

3、明 plasmon 共振元件的開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)。 在同相模式激發(fā)下，暗 plasmon 模干涉相長(zhǎng)， 結(jié)構(gòu)的透明窗口會(huì)得到增強(qiáng)， 并在 135 度偏振角入射時(shí)，透明窗口的幅度值達(dá)到最大；而反相模式激發(fā)下，暗 plasmon 模干涉相消，結(jié)構(gòu)的透明窗口會(huì)被抑制，并在 45 度偏振入射時(shí)，結(jié)構(gòu)透射譜的低谷達(dá)到最低值。利用同相激發(fā)模式和反相激發(fā)模式導(dǎo)致的不同能量耦合行為，設(shè)計(jì)了多個(gè)明-暗 plasmon 共振元件的耦合結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變?nèi)肷涔獾钠駹顟B(tài)，

4、可以調(diào)控電磁能量在暗 plasmon 共振元件中的能量局域行為。 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括： 1. 基于結(jié)構(gòu)調(diào)控的模式耦合特性，研究了非線性電介質(zhì)-金屬-非線性電介質(zhì)結(jié)構(gòu)和金屬-非線性電介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)中模式耦合及其非線性光學(xué)特性，得到了低閾值、高對(duì)比度的光學(xué)雙穩(wěn)效應(yīng)。 2. 研究了金屬-電介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)中， GPP 模式和 MP 模式之間的耦合效應(yīng)， 及其耦合雜化模式獨(dú)特的色散和方向-譜吸收性質(zhì)。 3. 提出了利用暗 plasmon 模的干涉