發(fā)布時(shí)間：2020-06-06 16:01

【摘要】：隨著光電子學(xué)、納米技術(shù)的飛速發(fā)展,集成光學(xué)對(duì)集成系統(tǒng)密度的要求逐漸提高,傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)中光斑的聚焦不能突破光學(xué)衍射極限,傳統(tǒng)的透鏡難以實(shí)現(xiàn)更加緊致的聚焦且焦場的調(diào)控靈活性較低,因此研究熱點(diǎn)轉(zhuǎn)向了微結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。基于表面等離激元的光波導(dǎo)極大地縮小光子元器件的尺寸,突破光學(xué)衍射極限并獲得亞波長尺度的聚焦光斑有著廣闊的應(yīng)用,引起了各國研究人員的濃厚的興趣。本文主要研究了基于幾種金屬等離激元波導(dǎo)的聚焦器件,研究不同偏振態(tài)的電磁波與金屬-絕緣體-金屬(MIM)光波導(dǎo)的相互作用,對(duì)于偏振態(tài)沿光束橫截面的分布是否均勻可以將光分為矢量光束和標(biāo)量光束,首先介紹了本課題研究的基于等離激元波導(dǎo)的聚焦器件,如楔形傾斜狹縫長焦深等離激元透鏡、金屬銀薄膜徑向偏振光長焦距平面透鏡,進(jìn)而研究一種側(cè)向耦合照明的金屬等離激元透鏡,分析從自由空間照明到高集成的耦合照明方式,對(duì)結(jié)構(gòu)和凹槽進(jìn)行調(diào)整達(dá)到最終的調(diào)控效果。其次研究的是圓柱形等離激元波導(dǎo)的模式分析,基于模式有效折射率、傳播長度以及模式面積等參數(shù)特性,得到了一種緊湊型低損耗的圓柱形混合等離激元波導(dǎo),不僅可實(shí)現(xiàn)很強(qiáng)的模場限制能力,而且保持低損耗長距離傳輸?shù)奶匦�。本文針�?duì)介質(zhì)-金屬雙層圓錐形結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)在徑向偏振光源照明條件下SPP的激發(fā)情況不理想的效果,提出一種基于混合等離激元波導(dǎo)的聚焦器件,利用三層的柱對(duì)稱錐形結(jié)構(gòu)代替原有的雙層結(jié)構(gòu),提出一種用于在納米尺度上電磁能量局域匯聚放大,在有限的空間尺度場局域增強(qiáng)的一種表面構(gòu)建環(huán)形凹槽的場局域增強(qiáng)器件,此結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于超高密度集成光路,對(duì)實(shí)現(xiàn)納米光子器件設(shè)計(jì)及其集成、新型光源、通信光纖的加工、微納傳感探測等領(lǐng)域具有十分重要的意義。
【圖文】：

ropagating Surface Plasmon Polariton, PSPP)[19]。在 SPP 波導(dǎo)中，已有很多學(xué)者們設(shè)計(jì)出了多種不同類型的 SPP 波導(dǎo)，如條型 SPP 波加載型波導(dǎo)、橫向槽型 SPP 波導(dǎo)、楔形 SPP 波導(dǎo)等。按照幾何形狀，常見 SPP 波導(dǎo)型化為三種主要類別：介質(zhì)-金屬型（Insulator-Metal，IM）、IMI 型以及 MIM 型。（1）IM 型 SPP 波導(dǎo)利用 SPP 在金屬-介界面的有效折射率高于金屬-空氣界面的有效折射率這一特性，新型的介質(zhì)加載型 DLSPP 波導(dǎo)[20-22]。局域型表面等離激元（DLSPP）波導(dǎo)利用折同能夠?qū)δＪ降牧己檬`，同時(shí)又具有較長的傳播距離。然而，不同于 MIM、IMI激元波導(dǎo)中的 TM 模式，DLSPP 中的模式是 TEM 模式。因?yàn)?DLSPP 具有良好的光力以及傳輸能力，所以應(yīng)用廣泛，如 S 型彎折、Y 型分束器、Bragg 反射器、定向環(huán)形諧振腔和 M-Z 干涉儀等[23-25]。如圖 1. 1 (a)所示即為一種金屬襯底的介質(zhì)光波，(b)圖中給出了該等離激元波導(dǎo)的傳播距離與加載的介質(zhì)條寬度之間的關(guān)系曲線圖

郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章 （2）IMI 型 SPP 波導(dǎo)絕緣體-金屬-絕緣體（IMI）型波導(dǎo)又被稱為金屬納米線波導(dǎo)[26-29]。在這樣的 MIM金屬被夾在兩層介質(zhì)層中間，所以當(dāng)金屬較薄時(shí)，金屬上下面的 SPP 會(huì)發(fā)生耦合，的振幅關(guān)系會(huì)產(chǎn)生兩種新的模式：對(duì)稱（SM）與反對(duì)稱（AM）模式，如圖 1.2 中式：長程表面等離激元（Long-range SPPs, LRSPPs），是指金屬上下表面的磁場振幅，產(chǎn)生了“相加”的效果；當(dāng)情況恰好相反，，即兩面的磁場振幅符號(hào)相反時(shí)，便是式，又被稱為短程表面等離激元（Short-range SPPs, SRSPPs）。這兩種模式也可看成裂的結(jié)果， LRSPPs 的優(yōu)勢在于傳播距離長，但是缺點(diǎn)是光場的限制能力不強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN25

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本文編號(hào)：2699924