表面等離子體激元(surface plasmon polaritons,SPPs)是一種被束縛在金屬表面?zhèn)鞑サ碾娮邮杳懿�。由于可以突破傳統(tǒng)的衍射極限,表面等離子體激元已經(jīng)吸引了人們的廣泛關(guān)注,基于表面等離子體激元光子器件的設(shè)計及應用已成為當前國內(nèi)外研究熱點之一。本文采用了有限元方法,提出了幾種基于等離子體誘導透明及吸收效應的亞波長波導微納結(jié)構(gòu),主要研究工作如下:首先,研究了矩形諧振腔金屬-介質(zhì)-金屬結(jié)構(gòu)在可見光及通信波段的傳輸特性,發(fā)現(xiàn)了透射谷位置隨腔幾何參數(shù)變化移動的規(guī)律。分析了雙矩形側(cè)耦合腔結(jié)構(gòu)等離子體誘導透明效應(plasmon-induced transparency,PIT)形成和演化機理:一種是由兩個失諧共振態(tài)間建立的相耦合來實現(xiàn),另一種是由與主波導直接耦合的明模式和與主波導間接耦合的暗模式之間的相消干涉來實現(xiàn)。進一步提出了三矩形腔結(jié)構(gòu)和四矩形腔結(jié)構(gòu),研究了二種結(jié)構(gòu)在可見光及通信波段的多波長可調(diào)PIT現(xiàn)象。結(jié)果表明,對于三矩形腔系統(tǒng),僅調(diào)節(jié)頂端腔與系統(tǒng)橫向或縱向距離,可同時控制PIT雙重峰;對于四矩形腔系統(tǒng),同步調(diào)節(jié)三個腔的長度、高度和有效折射率,能夠控制PIT三重峰。其次...

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１掃描電子顯微鏡下Ｖ形天線陣列超表面圖像（引自文獻［３２］）??３??

之間耦合形成的共振提供。２０１１年哈佛大學Ｃａｐａｓｓｏ教授課題組首次提出了超袞面概??念，他們利用Ｖ形天線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)相位控制，從而實現(xiàn)反常電磁波透射和反射的超表面??設(shè)計，如圖１．１所示，此工作立刻引起了科學界的廣泛關(guān)注Ｍ。??圖１．１掃描電子顯微鏡下Ｖ形天線陣列超表面圖像（引自....

圖１．２金屬開口環(huán)與金屬線構(gòu)成的超材料（引自文獻［５３］）??

光學原件的熱情，結(jié)果人們很快成功制造出了在太赫茲波段以及近紅外波段產(chǎn)生負折??射率的微米量級結(jié)構(gòu)。２００１年，加州大學Ｓｍｉｔｈ課題組將開口金屬環(huán)與金屬細線結(jié)合??構(gòu)成超材料，如圖１．２所示，實現(xiàn)了吉赫茲波段的負折射率２００４年，加州大學伯??克利分校張翔課題組將開口環(huán)縮小至微米....

圖1.4(a)負折射率超透鏡結(jié)構(gòu)圖:(b)超透鏡成像與傳?

圖１．３?（ａ）從空氣到銀納米線超材料負折射示意圖；（ｂ）金屬銀注入氧化鋁超材料圖，銀納米線直??徑６０ｎｍ，線線距ｌｌＯｎｍ（引自文獻［５５］）??３、超分辨率成像??自光的衍射定律被發(fā)現(xiàn)以來，如何突破光的衍射極限一直是人們的研究目標。所??謂衍射極限就是當成像系統(tǒng)對一個物體進....

圖１．６?ＭＩＭ波導結(jié)構(gòu)示意圖??隨著科技的發(fā)展，人們對于表面等離子體激元的研究越來越廣泛而且越來越深??

Ｗａｎｇ等人設(shè)計了一種由ＭＩＭ波導和圓環(huán)形諧振腔構(gòu)成的二維微納結(jié)構(gòu)，研究了其透??射特性，發(fā)現(xiàn)入射光在５００ｎｍ－２０００ｎｍ范圍內(nèi)該結(jié)構(gòu)有兩個透射峰，通過改變環(huán)的半??徑可以調(diào)節(jié)透射峰的位置Ｉ１—；?Ｗｕ等人在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種傳感器，如圖１．７所示，??通過在波導及環(huán)腔中加入....

本文編號：4004167