自由電子激勵金屬中的表面等離子體激元的研究.pdf

1、將電子學與光子學方法相結(jié)合產(chǎn)生電磁輻射是一個全新的研究領(lǐng)域，引起了科研人員的濃厚興趣。利用自由電子和表面等離子體激元，將電子學與光子學結(jié)合進行深入研究有十分重要的價值，本論文開展了自由電子激勵金屬中的表面等離子體激元的研究。
　　本論文首先分析了電子束掠過半無限大金屬結(jié)構(gòu)和金屬薄膜結(jié)構(gòu)激勵產(chǎn)生的表面等離子體激元。對于半無限大金屬結(jié)構(gòu)，表面等離子體激元的頻率與金屬材料屬性和電子束的能量有關(guān)。對于金屬薄膜結(jié)構(gòu)，表面等離子體激元存在對稱

2、模式和非對稱模式，且其頻率與金屬材料屬性、金屬薄膜厚度和電子束的能量相關(guān)。
　　針對表面等離子體激元的輻射問題，本論文從完純導體光柵入手，研究了電子束平行掠過光柵中產(chǎn)生的Smith-Purcell輻射和表面波。Smith-Purcell輻射與電子束的能量和光柵的周期相關(guān)，其頻率因電子束能量的增大以及光柵的周期減小而相應的增大。表面波的頻率受到電子束的能量和光柵的結(jié)構(gòu)參數(shù)（如周期、間隙深度、占空比）的影響，且其始終較Smith-Pu

3、rcell輻射的頻率小。
　　在非理想金屬光柵中，表面等離子體激元、Smith-Purcell輻射以及表面波能夠被電子束同時激勵起來，本論文對這一物理過程進行了詳細分析。Smith-Purcell輻射的變化規(guī)律不因引入金屬材料而改變。表面等離子體激元可以存在兩種不同頻率的模式，且隨著光柵間隙深度的增大，兩種模式的頻率差變大。如果金屬光柵的周期和電子束的能量適宜，Smith-Purcell輻射將可能被表面等離子體激元增強。