表面等離子體波傳播方向調(diào)制及局域效應(yīng)研究.pdf

1、表面等離子體激元(Surface Plasmon Polaritons)是局域在金屬表面的一種電磁波模式,它由金屬表面的自由電子與金屬接觸面光子(Photon)相互耦合形成的電磁波。在通信領(lǐng)域,利用表面等離子體激元相關(guān)機(jī)理,設(shè)計(jì)相關(guān)光學(xué)或者光電子器件,已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。比如多頻譜濾波器,多功能電源,光子集成電路等。
　　 本論文使用基于二維時(shí)空值域有限差分方法(FDTD)自主編寫(xiě)的應(yīng)用程序,重點(diǎn)研究了亞波長(zhǎng)金屬結(jié)構(gòu)中表面等離子

2、體波的相位調(diào)控,傳輸方向控制,傳輸路徑調(diào)諧等。工作內(nèi)容包括金屬雙狹縫亞波長(zhǎng)金屬結(jié)構(gòu)中SPPs相位的調(diào)制,表面等離子體在亞波長(zhǎng)金屬結(jié)構(gòu)中的局域及太赫茲波段表面等離子體的定向激發(fā)。
　　 本論文的研究的意義及成果主要包括:
　　 (1)對(duì)刻有雙狹縫的二維亞波長(zhǎng)金屬結(jié)構(gòu)表面等離子體波的相位進(jìn)行了深入的研究。利用類(lèi)似楊氏雙縫隙模型,我們?cè)O(shè)定兩個(gè)狹縫寬度為55nm,光源入射波長(zhǎng)為632.8nm。改變光源的入射角,我們發(fā)現(xiàn),在入射角

3、為12°或者是38°的時(shí)候,表面電磁波在表面向一個(gè)方向傳播,這些理論推導(dǎo)和計(jì)算機(jī)模擬工作,對(duì)發(fā)展光通信,等離子體光源,光電印刷技術(shù),有指導(dǎo)意義。
　　 (2)研究了太赫茲波和近紅外波在亞波長(zhǎng)金屬結(jié)構(gòu)中的局域效應(yīng)。對(duì)于太赫茲波(頻率0.9THz,0.8THz,0.7THz,0.6THz),這個(gè)波段的能量能夠局域在超導(dǎo)體表面不同的位置。改變溫度,能夠調(diào)節(jié)能量的局域位置。對(duì)于色散介質(zhì)銀,在表面刻蝕不同槽,近紅外光(波長(zhǎng)1.33μm,1

4、.45μm,1.55μm,1.65μm)局域在金屬表面不同的位置,改變環(huán)境溫度,能夠調(diào)節(jié)能量位置,這對(duì)于以后的信息儲(chǔ)存技術(shù)的發(fā)展和光通信工藝的研究有理論指導(dǎo)意義。
　　 (3)太赫茲波段對(duì)基于亞波長(zhǎng)金屬結(jié)構(gòu)SPPs的激發(fā)方向進(jìn)行了研究。超導(dǎo)體表面相對(duì)方向刻蝕兩列不同深度的周期性槽,電磁波(頻率0.5THz,1THz)在不同的頻率在超導(dǎo)體表面能夠在相對(duì)應(yīng)的方向傳播。利用微米量級(jí)表面等離子技術(shù),既能夠增強(qiáng)入射光的光強(qiáng),提高透射率,又