利用FDTD對有限金屬狹縫陣列結(jié)構(gòu)船身行為的分析研究.pdf

1、自從1998年Ebbesen首次報(bào)道亞波長金屬圓孔陣列對光波具有增強(qiáng)透射現(xiàn)象以來，大量的研究工作致力于探索其中蘊(yùn)藏的豐富物理內(nèi)涵，并希望借助于特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對光波在納米尺度范圍內(nèi)進(jìn)行有效操控。研究結(jié)構(gòu)表明：金屬亞波長結(jié)構(gòu)不僅可以獲得透射光束在頻譜強(qiáng)度上的異常增加，而且可以實(shí)現(xiàn)透射光束在空間上的準(zhǔn)直聚焦，其中的物理機(jī)制與金屬結(jié)構(gòu)表面等離子體激元(Surface Plasma Polaritons-SPPs)的產(chǎn)生密切相關(guān)。盡管如此，目前這些

2、研究大都集中在無限周期結(jié)構(gòu)和單元隔層厚度較大的情況，通常忽略了結(jié)構(gòu)邊界效應(yīng)和傳輸過程中各單元之間電磁波的相互耦合過程。
　　 本文基于Matlab語言編寫了二維時(shí)域有限差分(FDTD)算法程序，并通過大量的數(shù)值模擬分析研究了金屬亞波長狹縫陣列結(jié)構(gòu)在單元數(shù)目有限及其隔層厚度超薄的情況下對入射光波的異常透射特性。主要結(jié)論如下：⑴通過模擬透射光束在頻域內(nèi)的光譜分布曲線，我們發(fā)現(xiàn)對于有限數(shù)目和超薄隔層的周期性金屬狹縫陣列結(jié)構(gòu)，其光譜透射

3、率在特定波長位置處出現(xiàn)明顯的凹陷現(xiàn)象，也即此時(shí)該結(jié)構(gòu)對光波透射具有一定的抑制作用。不僅如此，光譜凹陷特性還隨狹縫厚度、長度和寬度等結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化。模擬分析表明，透射光譜凹陷對應(yīng)于磁場分布在不同狹縫間的位相躍變過程，其物理機(jī)制來源于結(jié)構(gòu)邊界效應(yīng)和相鄰狹縫內(nèi)電磁場耦合的共同作用。⑵通過仿真模擬透射光束在空域內(nèi)的二維分布圖像，我們發(fā)現(xiàn)在有限數(shù)目和超薄隔層的情況下，無論是周期性還是具有空間啁啾的金屬狹縫陣列結(jié)構(gòu)均可以實(shí)現(xiàn)對入射光波在近場區(qū)域內(nèi)