微納結(jié)構(gòu)作為表面等離激元(Surface Plasmons,SPs)光學(xué)研究的核心基礎(chǔ),一直是研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)。介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)具有制備簡單、成本低廉的優(yōu)勢,可用于表面等離子體的激發(fā)。本文基于介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu),通過有限元方法研究了該結(jié)構(gòu)中表面等離子體的激發(fā)和電場增強(qiáng),并進(jìn)一步設(shè)計了介質(zhì)光柵/金屬薄膜與銀納米立方體的復(fù)合結(jié)構(gòu),研究了復(fù)合結(jié)構(gòu)中局域表面等離子體和傳播表面等離子體之間的共振耦合導(dǎo)致的超高電場增強(qiáng);在此基礎(chǔ)上,開展了基于介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)的折射率傳感應(yīng)用研究。具體研究內(nèi)容如下:(1)設(shè)計了介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu),介質(zhì)選用二氧化硅,金屬薄膜用45nm厚的銀。選取442nm波長激光作為表面等離子體的激發(fā)光源,通過對介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)反射光譜的研究,得到該結(jié)構(gòu)激發(fā)傳播表面等離子體的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)為光柵周期312nm,厚度90nm。研究了該結(jié)構(gòu)中的電場分布和熱點(diǎn)處的電場增強(qiáng)因子,電場增強(qiáng)因子高達(dá)2.54?10⁵。進(jìn)一步將介質(zhì)光柵/金屬薄膜與銀納米立方體復(fù)合,立方體可以復(fù)合在光柵的槽中以及光柵的脊上。通過對銀納米立方體消光譜的研究,得到442nm...

【文章頁數(shù)】：54 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 表面等離激元
    1.2 基于表面等離激元耦合的電場增強(qiáng)
        1.2.1 電場增強(qiáng)的基本理論
        1.2.2 電場增強(qiáng)研究進(jìn)展
    1.3 基于表面等離激元的折射率傳感
        1.3.1 折射率傳感器
        1.3.2 基于表面等離激元的折射率傳感研究進(jìn)展
    1.4 有限元方法
    1.5 本論文主要研究工作
第2章 介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)及其與銀立方體復(fù)合結(jié)構(gòu)中的SPs研究
    2.1 介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)的SPs研究
        2.1.1 介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化
        2.1.2 介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)的電場增強(qiáng)
    2.2 介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)與銀納米立方體的SPs研究
        2.2.1 銀納米立方體的參數(shù)優(yōu)化
        2.2.2 介質(zhì)光柵/金屬薄膜與銀立方體的電場增強(qiáng)
        2.2.3 有無銀立方體時電場增強(qiáng)的比較
    2.3 本章小結(jié)
第3章 介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)的折射率傳感研究
    3.1 介質(zhì)光柵金屬薄膜復(fù)合結(jié)構(gòu)的傳感及基本理論
    3.2 研究結(jié)果與討論
        3.2.1 光柵厚度對反射率的影響
        3.2.2 光柵周期對反射率的影響
        3.2.3 銀薄膜厚度對反射率的影響
        3.2.4 最優(yōu)參數(shù)條件下的傳感性能
        3.2.5 電磁場分布
    3.3 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄 攻讀碩士期間作者研究成果目錄



本文編號：3807882