發(fā)布時間：2020-05-16 20:33

【摘要】：在光學(xué)頻率下,表面等離激元(Surface Plasmon Polaritons,SPP)是在金屬和電介質(zhì)之間的界面上傳播的表面電磁波。局域表面等離激元(Localized Surface Plasmons,LSP)是電子與電磁場耦合的非傳播的激發(fā),主要局限在金屬納米粒子或納米結(jié)構(gòu)表面。在較低頻率下,金屬的行為類似于完美的電導(dǎo)體(PEC),SPP無法被激發(fā)。為了在微波,太赫茲波段實現(xiàn)類SPP、LSP的電磁特性,人們利用結(jié)構(gòu)化金屬表面實現(xiàn)了傳輸和局域的人工表面等離激元(Spoof LSP)。Spoof LSP在化學(xué)和生物傳感器、光學(xué)天線、電磁能量傳輸?shù)确矫婢哂蟹浅V泛的潛在應(yīng)用。基于金屬螺旋結(jié)構(gòu)單元粒子的電磁共振特性,本文研究了螺旋粒子二聚體的電磁耦合特性,以及周期排列的螺旋粒子鏈的電磁傳輸特性。基于該粒子鏈,設(shè)計了Y型分束器和馬赫-曾德(MZ)干涉儀兩種波功能器件。論文主要內(nèi)容分為兩個部分:(1)研究了金屬螺旋結(jié)構(gòu)單元粒子的Spoof LSP共振特性和螺旋結(jié)構(gòu)二聚體的耦合特性。在平面波激勵下,通過分析探針測得單元結(jié)構(gòu)的諧振頻譜,該螺旋結(jié)構(gòu)單元存在電偶極子和磁偶極子兩種諧振模式。兩個緊鄰的螺旋粒子構(gòu)成二聚體結(jié)構(gòu),兩者之間的耦合作用使共振峰發(fā)生劈裂,電偶極子劈裂的兩個峰中,較低頻率模式是同相的,較高頻率模式是反相的;而磁偶極子兩個劈裂模式剛好相反,較低頻率模式是同相的,較高頻率模式是反相的。我們采用耦合模理論計算分析了金屬螺旋二聚體的耦合特性,并實驗測試了諧振譜線和電場的近場分布,仿真、計算和實驗測試結(jié)果吻合的非常好,證實了研究結(jié)果的可靠性。(2)研究了周期排列的粒子鏈直波導(dǎo)和折彎波導(dǎo)的電磁傳輸特性,并設(shè)計了兩種波功能器件。基于耦合模理論,計算了局域表面等離激元沿一維有限長粒子鏈傳輸?shù)纳㈥P(guān)系,證明了諧振頻譜傳輸帶寬與色散曲線相一致且周期排列的粒子鏈波導(dǎo)能夠支持磁耦合的Spoof LSP傳輸。同時研究了具有不同角度折彎、不同的分離間隔和錯位等缺陷的粒子鏈波導(dǎo)對電磁波傳輸特性的影響,粒子鏈波導(dǎo)表現(xiàn)出良好的魯棒性。基于周期排列的粒子鏈,設(shè)計了Y型分束器、MZ干涉儀兩種波功能器件。加工并測試了各種粒子鏈波導(dǎo)、折彎、分束器和MZ干涉儀等樣品,實驗、仿真結(jié)果基本一致,說明在微波功能器件中具有較好的實用性和應(yīng)用價值。
【圖文】：

萊克格斯杯

1 緒論傳統(tǒng)媒質(zhì)，介電常數(shù) 大于零。因此，，只有金屬的介電常數(shù) ( )的實，才能保證式（1-11）色散方程的成立。換句話說，就是 SPP 只能在介為相反數(shù)的兩種材料界面處產(chǎn)生。SPP 模式就是由式（1-4）和（1-5）斯韋連續(xù)性邊界條件（1-10）這三個方程描述的�？紤]到金屬的固有 模式只出現(xiàn)在近紅外、可見光波段將色散關(guān)系式（1-11）代入到式（1-9）中，簡化后最終可得到在介質(zhì)和的界面上傳播的 SPP 表面波的色散方程 = = ( ( ) ( )) （
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O441.4

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本文編號：2667279