銀膜納米雙縫倏逝波與表面等離子體激元輻射的實驗研究.pdf

1、表面等離子體激元是金屬納米結(jié)構(gòu)非常獨特的光學(xué)特性，它的傳播局域在近場范圍內(nèi)，并且光強較光波有很大的增強，這一特性將是光子器件向納米尺度發(fā)展的突破點。表面等離子體激元是近場的一種倏逝波，因此攜帶了納米尺度金屬的精細結(jié)構(gòu)信息，這不僅有利于我們通過改變金屬結(jié)構(gòu)來控制表面等離子體激元，同樣也可以作為近場顯微加以應(yīng)用?；诒砻娴入x子體激元的納米結(jié)構(gòu)體系的研究已形成了國際上迅猛發(fā)展的熱點研究領(lǐng)域之一，并形成了一門新興科學(xué)即表面等離子體光子學(xué)。隨著納

2、米科學(xué)的發(fā)展，這一學(xué)科包含了更為廣泛的研究內(nèi)容，如表面光電場增強、表面增強光譜、光透射增強、表面等離子體納米波導(dǎo)、光學(xué)力增強、表面等離子體光催化、表面增強的能量轉(zhuǎn)移及選擇性光吸收等。
　　表面等離子體激元是在光子學(xué)、光電子學(xué)、微納光子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、信息等領(lǐng)域同樣有著廣闊的應(yīng)用前景。而與表面等離子體激元相關(guān)的器件都是利用表面等離子體激元在金屬表面的傳播行為和光場分布特性制成的，因此更詳細地了解表面等離子體激元經(jīng)納米結(jié)構(gòu)的光場分布和傳

3、播行為是非常有必要的。
　　本論文主要采用適用于金屬的二維色散時域有限差分法(2D-Dispersive FDTD Method)，并引入了Drude模型編制了程序包，數(shù)值計算了金屬銀納米狹縫隨縫間距和銀膜的厚度等參數(shù)不同時，透過光場分布的不同以及透過率的變化，給出了不同條件下的衍射光場灰度圖和透過率曲線。本文對金屬銀中逝波與表面等離子體激元在納米雙縫透射中的作用進行了討論，詳細分析了納米雙縫結(jié)構(gòu)參數(shù)對納米雙縫透射光場的影響。由于

4、表面等離子體激元效應(yīng)是一個剛剛興起的研究領(lǐng)域，本論文的目的在于了解和揭示納米結(jié)構(gòu)近場的表面等離子體激元效應(yīng)的現(xiàn)象，為下一步更加深入和系統(tǒng)的工作打下堅實的基礎(chǔ)。
　　全文內(nèi)容共分五章，內(nèi)容如下:
　　第一章簡單介紹了表面等離子體激元的研究背景及其基本電磁理論，并對本論文的主要工作和內(nèi)容安排進行了簡要介紹。
　　第二章介紹了數(shù)值計算方法FDTD，著重討論了時域有限差分法在納米結(jié)構(gòu)研究工作的應(yīng)用。結(jié)合 Ag的色散模型，自主實

5、現(xiàn)了色散介質(zhì)的時域有限差分法仿真程序。并針對縫結(jié)構(gòu)色散模型的處理，提出了一種散射體進入吸收邊界情形的計算方法。簡要介紹了適用于光柵結(jié)構(gòu)的周期邊界時域有限差分法。
　　第三章運用二維色散 FDTD方法對一維非周期性納米結(jié)構(gòu)的透過光場進行了模擬計算，給出了狹縫寬度、縫間距等參數(shù)變化時衍射光場的灰度圖，試圖研究納米結(jié)構(gòu)表面等離子體激元等因素導(dǎo)致透過增強效應(yīng)的物理本質(zhì)，考察了SPPs對該結(jié)構(gòu)近場光學(xué)特性和能量傳輸?shù)挠绊憽?br>　　第四章