人工表面等離激元波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中傳播模式的研究.pdf

1、表面等離激元是在金屬/介質(zhì)界面上存在的一種電子的集體激發(fā)態(tài)，它會(huì)伴隨著束縛在表面附近的電磁波模式的產(chǎn)生。人工表面等離激元是在微波波段以及太赫茲波段對(duì)光波波段的表面等離激元的一個(gè)延伸，由于其亞波長(zhǎng)以及局域場(chǎng)的高度增強(qiáng)特性，得到了國(guó)內(nèi)外的研究人員廣泛地關(guān)注。本文主要對(duì)Metal-Insulator-Metal(MIM)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的表面等離激元以及Spoof-Insulator-Spoof(SIS)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的人工表面等離激元的模式進(jìn)行詳細(xì)的

2、研究。
　　首先我們研究了MIM波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中所支持的表面等離激元的性質(zhì)。利用基于有限元法的數(shù)值仿真軟件COMSOL Multiphysics對(duì)其進(jìn)行模擬計(jì)算，發(fā)現(xiàn)MIM波導(dǎo)中可以支持兩種電磁模式，即對(duì)稱模式和反對(duì)稱模式，并且從場(chǎng)分布圖中可以得出其基模為反對(duì)稱模式，另外還得出不同的介質(zhì)寬度以及波導(dǎo)厚度的變化對(duì)其色散關(guān)系的影響。最后我們還比較了3D MIM波導(dǎo)中表面等離激元的色散關(guān)系與2D MIM結(jié)構(gòu)中的異同點(diǎn)，在較低頻率下，2D MI

3、M波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的表面等離激元對(duì)稱模式出現(xiàn)截止。而反對(duì)稱模式仍然存在，不存在截止。
　　接著，我們研究了SIS波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中所支持的人工表面等離子激元的光學(xué)特性。首先，從數(shù)值模擬以及實(shí)驗(yàn)上得出了SIS波導(dǎo)支持兩種電磁波模式，即對(duì)稱模式和反對(duì)稱模擬，并得出了兩種模式的場(chǎng)分布以及色散關(guān)系曲線。接著還研究了金屬條厚度以及電介質(zhì)寬度的變化對(duì)色散關(guān)系曲線的影響。對(duì)于二維與三維SIS波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的人工表面等離激元的異同點(diǎn)，我們從物理機(jī)理上進(jìn)行了解釋?zhuān)?/p>