本文關(guān)鍵詞：金屬納米圓柱形周期結(jié)構(gòu)的散射特性研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代光子學(xué)及納米科學(xué)的迅速發(fā)展,光學(xué)元器件不斷向集成化與小型化發(fā)展。金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離子激元具有使金屬與自由空間交界處場(chǎng)強(qiáng)的局域增強(qiáng)的效應(yīng),從而可以突破光的衍射極限,實(shí)現(xiàn)對(duì)光波傳輸?shù)目刂啤Ｓ捎诩{米結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性不僅由材料特性、尺寸大小和周期結(jié)構(gòu)決定,還與激勵(lì)源的波長(zhǎng)有關(guān),故對(duì)納米光子學(xué)的研究與一般電磁學(xué)的研究方法也有所差異。本文將著重介紹呈圓柱形層狀分布的納米線周期模型。本文首先構(gòu)建了單層圓柱形納米線周期模型,應(yīng)用邊界條件方法建立單根納米線入射場(chǎng)與散射場(chǎng)之間的關(guān)聯(lián)T矩陣,通過Graf加法定理實(shí)現(xiàn)求解全局坐標(biāo)系下圓柱形納米線模型的近場(chǎng)分布,并仿真計(jì)算該結(jié)構(gòu)的近場(chǎng)分布特性,以此驗(yàn)證了此理論模型的正確性。在對(duì)金屬-介質(zhì)納米線周期結(jié)構(gòu)模型的研究中,利用Lorentz Drude-模型確定金屬(Ag)的相對(duì)介電常數(shù)與入射波長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,選取合適的激勵(lì)波長(zhǎng),觀察并分析近場(chǎng)分布特性,從公式的理論推導(dǎo)入手,分析圓柱形周期結(jié)構(gòu)產(chǎn)生表面等離子共振的三種原因:(1)納米線模型的材料特性;(2)多根納米線模型的幾何構(gòu)型及相互之間的耦合作用;(3)層狀陣列之間的干涉影響。并通過計(jì)算散射截面和吸收截面分析此周期結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)場(chǎng)散射特性。最后在研究單層結(jié)構(gòu)納米線模型的基礎(chǔ)上,通過精確而嚴(yán)格的公式計(jì)算與推導(dǎo),建立了多層金屬-介質(zhì)納米線周期結(jié)構(gòu)理論模型,以兩層金屬-介質(zhì)納米線結(jié)構(gòu)為例,分析其近場(chǎng)分布及遠(yuǎn)場(chǎng)散射特性,進(jìn)一步表征了多層狀周期性結(jié)構(gòu)具有方向性與“傳導(dǎo)性”,為設(shè)計(jì)和制造光學(xué)天線、太陽能電池等光學(xué)器件提供了理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：納米光子學(xué) 表面等離子體共振 圓柱形周期結(jié)構(gòu) 散射特性
【學(xué)位授予單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG111;TB383.1
【目錄】：

• 致謝3-4
• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題研究目的及意義9-10
• 1.2 課題研究背景10-12
• 1.2.1 表面等離子體的研究背景10
• 1.2.2 金屬納米線結(jié)構(gòu)的特性及研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排12
• 1.4 本章小結(jié)12-13
• 第二章 表面等離激元光子學(xué)13-23
• 2.1 引言13
• 2.2 表面等離子激元光子學(xué)13-18
• 2.2.1 表面等離子激元的特性及分類13-14
• 2.2.2 表面等離子共振(SPR)相關(guān)參數(shù)14-16
• 2.2.3 表面等離子體的激發(fā)和耦合16-18
• 2.3 表面等離子體的數(shù)值分析方法18-20
• 2.3.1 有限差分法19
• 2.3.2 有限元法19
• 2.3.3 等效折射率法19
• 2.3.4 柯西積分法19-20
• 2.4 表面等離子激元的應(yīng)用價(jià)值20-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 單層納米線圓柱形周期性結(jié)構(gòu)的近場(chǎng)理論分析23-31
• 3.1 引言23
• 3.2 單層圓柱形周期性結(jié)構(gòu)納米線建模23-30
• 3.2.1 單層納米線圓柱形周期性結(jié)構(gòu)的近場(chǎng)理論分析23-25
• 3.2.2 邊界條件（Boundary Condition）25-26
• 3.2.3 Graf加法定理26-28
• 3.2.4 單層納米線圓柱形周期性結(jié)構(gòu)的近場(chǎng)分布28-30
• 3.3 本章小結(jié)30-31
• 第四章 單層金屬-介質(zhì)納米線圓柱形周期性結(jié)構(gòu)近、遠(yuǎn)場(chǎng)理論分析31-45
• 4.1 引言31
• 4.2 單層金屬-介質(zhì)納米線圓柱形周期結(jié)構(gòu)的近場(chǎng)理論31-39
• 4.2.1 Drude-Lorentz模型31-32
• 4.2.2 單層圓柱形周期結(jié)構(gòu)的金屬-介質(zhì)納米線建模32-39
• 4.3 單層金屬-介質(zhì)納米線圓柱形周期結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)場(chǎng)理論分析39-43
• 4.3.1 散射截面與吸收截面39-41
• 4.3.2 單層金屬-介質(zhì)納米線模型的遠(yuǎn)場(chǎng)特性分析41-43
• 4.4 本章小結(jié)43-45
• 第五章 層狀金屬-介質(zhì)納米線圓柱形周期性結(jié)構(gòu)的散射特性研究45-59
• 5.1 引言45
• 5.2 層狀圓柱形周期性結(jié)構(gòu)的金屬-介質(zhì)納米線建模45-53
• 5.2.1 層狀納米線圓柱形周期性結(jié)構(gòu)的近場(chǎng)理論分析45-48
• 5.2.2 兩層金屬-介質(zhì)納米線周期結(jié)構(gòu)近場(chǎng)理論48-50
• 5.2.3 兩層金屬-介質(zhì)納米線周期結(jié)構(gòu)近場(chǎng)分布50-52
• 5.2.4 周期性結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)角對(duì)近場(chǎng)分布的影響52-53
• 5.3 兩層金屬-介質(zhì)納米線圓柱形周期結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)場(chǎng)特性分析53-55
• 5.3.1 兩層金屬-介質(zhì)納米線周期結(jié)構(gòu)模型的散射截面與吸收截面53-54
• 5.3.2 層狀圓柱形周期結(jié)構(gòu)的半徑對(duì)納米線系統(tǒng)的影響分析54-55
• 5.4 層狀圓柱型周期結(jié)構(gòu)的方向性與傳導(dǎo)性特性分析55-56
• 5.5 多層圓柱形周期結(jié)構(gòu)純金屬納米線近場(chǎng)分布56-57
• 5.6 轉(zhuǎn)換矩陣的維度對(duì)近場(chǎng)分布的影響57-58
• 5.7 本章小結(jié)58-59
• 第六章 總結(jié)與展望59-60
• 6.1 全文總結(jié)59
• 6.2 工作展望59-60
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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2 喬正陽;劉非拉;肖鵬;喬雷;楊艷南;房紅琳;張?jiān)茟?;一維貴金屬納米材料的控制合成與應(yīng)用[J];化工進(jìn)展;2012年10期

3 陳遠(yuǎn)銘;曾瑞淮;;銅納米線熔化過程的分子動(dòng)力學(xué)模擬[J];贛南師范學(xué)院學(xué)報(bào);2007年06期

4 徐劍;賀躍輝;王世良;高麟;;一維金屬納米材料的制備技術(shù)[J];粉末冶金材料科學(xué)與工程;2006年01期

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本文編號(hào)：952650