本文關(guān)鍵詞： 表面等離子體共振 散射 周期性光柵 Rayleigh異常　出處：《南京林業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著納米科學(xué)與納米技術(shù)的快速發(fā)展,納米器件與電磁波之間的相互作用得到廣泛應(yīng)用。納米光子學(xué)一直是重要的研究課題,其納米器件可廣泛應(yīng)用于光學(xué)傳感器,光學(xué)成像以及集成器件等領(lǐng)域。有關(guān)納米器件光學(xué)特性的相關(guān)文獻(xiàn)研究非常寬泛,受器件的尺寸和激勵(lì)光源的影響,對(duì)光學(xué)作用的研究方法也各不相同。本文將重點(diǎn)研究柱狀納米模型,通常被稱為納米柱或納米線。本文應(yīng)用柱面波展開(kāi)和圓柱T矩陣研究了TE極化平面波激勵(lì)下單根、兩根金屬-介質(zhì)納米線的散射特性。研究發(fā)現(xiàn),如果選擇合適的激勵(lì)波長(zhǎng),在納米線上金屬層的內(nèi)、外表面,可以觀察到由于表面等離子體共振引起的獨(dú)特的近場(chǎng)分布。為了全面理解納米線之間的光相互作用,在近場(chǎng)研究的基礎(chǔ)上,還分析了隨著激勵(lì)波長(zhǎng)變化的納米線的散射截面和吸收截面,且發(fā)現(xiàn)納米線的散射截面和吸收截面因表面等離子體共振作用而增強(qiáng)。對(duì)于兩根納米線系統(tǒng),當(dāng)選擇合適的圓心距時(shí),在特定的激勵(lì)波長(zhǎng)下,可以觀察到強(qiáng)烈的耦合作用。由于等離子體共振耦合,在相鄰納米線縫隙中間還存在著新的等離子體場(chǎng)模式,同時(shí)納米線的散射截面也隨之明顯增加。在研究自由空間的納米線周期性結(jié)構(gòu),有介質(zhì)襯底的純金屬(銀)和金屬(銀)涂層的納米線周期性結(jié)構(gòu)的光散射特性的研究中,本文采用基于遞歸算法和Lattice Sums矩陣算法的精確而嚴(yán)格的公式計(jì)算。經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)三種類型的共振:由于金屬納米線本身引起的表面等離子體共振,由于周期性光柵結(jié)構(gòu)本身特性造成的Rayleigh異常和由于光柵結(jié)構(gòu)和介質(zhì)襯底相互作用形成的共振。通過(guò)對(duì)平行于納米線軸向的磁場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析,對(duì)金屬納米線分界面上形成的局域場(chǎng)、光柵結(jié)構(gòu)形成的強(qiáng)烈的反射場(chǎng)和介質(zhì)襯底表面的場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)進(jìn)行更深的物理層面的分析。從技術(shù)層面上看,以上對(duì)光柵結(jié)構(gòu)散射特性的分析都非常重要,這些特征未來(lái)將在設(shè)計(jì)和制造等離子體光學(xué)器件中得到更廣泛地應(yīng)用。
[Abstract]:With the rapid development of nanoscience and nanotechnology, the interaction between nano-devices and electromagnetic waves has been widely used. Nano-photonics has been an important research topic. The nanodevices can be widely used in optical sensors, optical imaging and integrated devices. The research on the optical properties of nanodevices is very extensive, which is influenced by the size of the devices and the excitation light source. The research methods of optical action are also different. In this paper, we will focus on the study of columnar nanomodels. In this paper, the scattering properties of te polarized plane wave excited ordered roots and two metal-dielectric nanowires are studied by using cylindrical wave expansion and cylindrical T matrix, which are commonly referred to as nanowires or nanowires. If the appropriate excitation wavelength is selected, the inner and outer surfaces of the metal layer on the nanowires are selected. The unique near-field distribution caused by surface plasmon resonance can be observed. In order to fully understand the optical interaction between nanowires, the near field study is based on the study. The scattering cross section and absorption cross section of nanowires varying with excitation wavelength are also analyzed, and it is found that the scattering cross sections and absorption cross sections of nanowires are enhanced by surface plasmon resonance. A strong coupling can be observed at a specific excitation wavelength when the center distance is appropriate. Due to the plasmon resonance coupling, there is a new plasma field mode in the middle of the adjacent nanowire gap. At the same time, the scattering cross section of nanowires increases obviously. The periodic structure of nanowires in free space is studied. Light scattering characteristics of nanowire periodic structures of pure metal (silver) and metal (silver) coatings with dielectric substrates are investigated. In this paper, exact and strict formulas based on recursive algorithm and Lattice Sums matrix algorithm are used. Three types of resonance are found by calculation:. Surface plasmon resonance caused by metal nanowires. The Rayleigh anomaly caused by the characteristic of the periodic grating structure and the resonance formed by the interaction between the grating structure and the dielectric substrate. Numerical analysis of the magnetic field parallel to the axial direction of the nanowires. . The local field formed on the metal nanowire interface, the strong reflection field formed by the grating structure and the field enhancement effect on the surface of the dielectric substrate are analyzed on a deeper physical level. The above analysis of the scattering characteristics of grating structures is very important. These characteristics will be widely used in the design and manufacture of plasma optical devices in the future.
【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】：2015
【分類號(hào)】：TN011;TB383.1

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