本文關(guān)鍵詞：電介質(zhì)納米結(jié)構(gòu)中法諾共振效應(yīng)的研究

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【摘要】：金屬納米結(jié)構(gòu)中的局域表面等離激元共振具有獨(dú)特的光學(xué)特性。合理地控制納米結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)或者激發(fā)條件可以使表面等離激元共振的不同模式(明態(tài)和暗態(tài))之間發(fā)生相消干涉,從而產(chǎn)生法諾共振效應(yīng)。表面等離激元體系中的法諾共振可以非常有效地抑制輻射損耗。但是,金屬材質(zhì)本身具有較大的非輻射損耗(例如歐姆損耗)限制了其相關(guān)應(yīng)用性能的進(jìn)一步提高。此外,一般情況下表面等離激元體系中產(chǎn)生法諾共振需要破壞對稱性,體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不易制備,同時(shí)也會(huì)造成光學(xué)響應(yīng)依賴入射場偏振方向。故如何克服金屬納米結(jié)構(gòu)非輻射損耗的影響,并采用簡單的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生與偏振無關(guān)的法諾共振效應(yīng),是提高相關(guān)器件性能亟需研究的內(nèi)容。我們通過研究發(fā)現(xiàn),用高折射率電介質(zhì)材料替代金屬可以很有效地解決上述問題。通過調(diào)整電介質(zhì)納米顆粒的結(jié)構(gòu)參數(shù),可以激發(fā)起多個(gè)暗態(tài),因此能夠產(chǎn)生法諾共振甚至多重法諾共振效應(yīng)。另外,電介質(zhì)材質(zhì)本身固有的非輻射損耗很低,因此在其中產(chǎn)生的法諾共振不僅可以抑制輻射損耗,還能非常有效地抑制非輻射損耗。研究表明,單個(gè)硅納米盤中的亞輻射模式EH12δ的激發(fā)導(dǎo)致強(qiáng)法諾共振效應(yīng)的產(chǎn)生。通過調(diào)節(jié)納米盤的半徑可以激發(fā)高階亞輻射模式(EH13δ和EH14δ),從而產(chǎn)生多重法諾共振效應(yīng)。值得注意的是,在其中產(chǎn)生的法諾共振不依賴于延遲效應(yīng),即使在非常薄的納米盤中一樣也能產(chǎn)生具有很強(qiáng)調(diào)制深度的法諾共振效應(yīng)。此外,在電介質(zhì)材質(zhì)的三角形、正方形和長方形納米盤等結(jié)構(gòu)中都可以產(chǎn)生類似效應(yīng)。結(jié)構(gòu)的簡單和高度對稱性使得這些電介質(zhì)納米顆粒在生物傳感和光電子學(xué)領(lǐng)域中有非常重要的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：電介質(zhì) 法諾共振 時(shí)域差分有限法 暗態(tài) 明態(tài)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 研究的背景和意義9-10
• 1.2 研究思路10-11
• 1.3 本論文的結(jié)構(gòu)11-13
• 第二章 電介質(zhì)納米顆粒及法諾共振概述13-21
• 2.1 電介質(zhì)納米顆粒的性質(zhì)13
• 2.2 法諾共振13-19
• 2.2.1 法諾共振概念及產(chǎn)生的機(jī)理13-14
• 2.2.2 產(chǎn)生法諾共振的途徑14-16
• 2.2.3 法諾共振的特性及應(yīng)用16-19
• 2.3 本章小結(jié)19-21
• 第三章 時(shí)域有限差分法21-29
• 3.1 時(shí)域有限差分的背景和特點(diǎn)21-22
• 3.2 時(shí)域有限差分法的基本方程22-26
• 3.2.1 Maxwell方程組和Yee元胞22-24
• 3.2.2 時(shí)域有限差分法的基本差分方程24-26
• 3.2.3 時(shí)域有限差分法邊界條件和完全匹配層吸收邊界26
• 3.3 本章小結(jié)26-29
• 第四章 單個(gè)結(jié)構(gòu)高度對稱的電介質(zhì)硅納米盤中的強(qiáng)法諾共振效應(yīng)29-43
• 4.1 電介質(zhì)圓形納米盤諧振器中的電磁共振模式29-31
• 4.2 單個(gè)圓形硅納米盤中的法諾共振31-36
• 4.3 耦合振子模型36-38
• 4.4 多重法諾共振和加入基底時(shí)硅納米盤的光學(xué)特性38-41
• 4.5 本章小結(jié)41-43
• 第五章 總結(jié)與展望43-45
• 5.1 工作總結(jié)43
• 5.2 未來的展望43-45
• 參考文獻(xiàn)45-53
• 致謝53-55
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文55

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3 劉庭卓;金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離激元性質(zhì)和法諾諧振[D];陜西師范大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：643028