發(fā)布時(shí)間：2020-12-25 17:27

　　科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展使得電子芯片的集成度成倍增加,根據(jù)摩爾定律的預(yù)測,未來幾十年內(nèi)電子芯片的集成度即將達(dá)到極限,想要在本質(zhì)上提高電子器件的工作性能需要另尋其它途徑。相較于電子,光子具有更快的傳播速度,更高的容錯(cuò)率,且其自身的抗干擾能力更強(qiáng),因此利用光子來代替電子,制備出高性能、高集成度的光子器件現(xiàn)今已成為一項(xiàng)基礎(chǔ)性的研究課題。而超構(gòu)光子學(xué)正是一門研究如何利用光子器件來代替現(xiàn)有電子器件的新興學(xué)科。其中通過在超材料或超表面上激發(fā)表面等離激元可以實(shí)現(xiàn)許多新奇的物理效應(yīng),如:光學(xué)旋轉(zhuǎn)效應(yīng)、光的不對稱透射、圓二色向性、超透鏡、異常折射等。然而,傳統(tǒng)的超構(gòu)材料是由金屬構(gòu)建而成,因缺乏主動調(diào)控能力而大大限制了其應(yīng)用范圍。針對這一問題,本文利用金屬的表面等離激元特性與新興的二維材料石墨烯相結(jié)合,設(shè)計(jì)了幾種可調(diào)控的微納光子學(xué)器件,以期為未來集成光學(xué)的發(fā)展提供一些可行的設(shè)計(jì)方案,其主要內(nèi)容包括:1.基于石墨烯的可調(diào)控特性,設(shè)計(jì)一種石墨烯加載的等離激元單向耦合器。該結(jié)構(gòu)由不對稱金屬納米天線對加載在石墨烯雜化波導(dǎo)上構(gòu)成。通過納米天線激發(fā)金屬的表面等離激元,利用石墨烯調(diào)控不對稱納米天線對的輻射相位,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了單電... 

【文章來源】：廣西師范大學(xué)廣西壯族自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

(a)3D的金屬結(jié)構(gòu)原理圖;(b)不對稱因子隨入射光頻率的變化;(c)光學(xué)旋轉(zhuǎn)角和透射率隨入射光的變化

廣西師范大學(xué)碩士學(xué)位論文1.2 圓二向色性圓偏振光是指在光的傳播方向上，任意一場點(diǎn)的電矢量端點(diǎn)在垂直波傳播方向的平面描繪出一個(gè)圓，電矢量端點(diǎn)的圓運(yùn)動軌跡是順時(shí)針方向的，我們稱之為左旋圓偏振（LCP）運(yùn)動軌跡是逆時(shí)針方向的，則為右旋圓偏振（RCP）[4]。圓折射率可以寫成復(fù)數(shù)的形式，果左、右旋圓折射率的虛部不同，則表示左、右旋圓偏振光通過樣品的吸收率不同，我將材料呈現(xiàn)出的這種特性稱之為光的圓二色向性，由圓二色性可計(jì)算圓二色譜（CD），面給出 CD 計(jì)算公式：R L L R L RCD = A A = T T + R R（1.5）其中，通過樣品時(shí)左、右旋圓偏振光的吸收率分別用 AR和 AL表示，樣品的透射和反分別用 TL、TR、RL、RR表示。

廣西師范大學(xué)碩士學(xué)位論文研究的基礎(chǔ)上，2017年南京大學(xué)的王淑明研究員等人利用超表面結(jié)構(gòu)解決了超透鏡在連續(xù)寬頻帶上存在色差的問題（圖1-3所示）。該設(shè)計(jì)方案主要利用了特殊排列的金屬納米棒的多個(gè)共振之間產(chǎn)生的線性相位區(qū)域，通過將幾何相位與集成共振相結(jié)合，從而成功設(shè)計(jì)出了滿足消色差聚焦透鏡要求的微結(jié)構(gòu)單元。對于設(shè)計(jì)的整個(gè)反射型超構(gòu)透鏡樣品，其鏡片的直徑約55 μm，薄膜的厚度小于100 nm，其光學(xué)測試顯示的波段內(nèi)，反射型聚焦透鏡得到了很好的消色差聚焦效果，與理論設(shè)計(jì)很符合，同時(shí)，其帶寬達(dá)到了480 nm，已經(jīng)接近中心波長的1/3，是目前報(bào)道過的最大的消色差帶寬[7][8]。該項(xiàng)研究具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性和通用性

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超構(gòu)光子技術(shù)新突破——實(shí)現(xiàn)超薄寬帶消色差光學(xué)器件[J]. 王漱明,李濤,祝世寧.  物理. 2017(12)
[2]基于石墨烯加載的不對稱納米天線對的表面等離激元單向耦合器[J]. 鄧紅梅,黃磊,李靜,陸葉,李傳起.  物理學(xué)報(bào). 2017(14)
[3]Giant Asymmetric Transmission and Optical Rotation of a Three-Dimensional Metamaterial[J]. 黃磊,范云輝,武山,于立志.  Chinese Physics Letters. 2015 (09)
[4]表面等離激元研究新進(jìn)展[J]. 王振林.  物理學(xué)進(jìn)展. 2009(03)

博士論文
[1]基于石墨烯的新型微納電子器件研究[D]. 田禾.清華大學(xué) 2015

碩士論文
[1]不對稱金屬微結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能調(diào)控研究[D]. 黃磊.廣西師范大學(xué) 2017



本文編號：2938087