本文研究了基于表面等離激元（Surface Plasmon Polarizations,SPPs）的對(duì)稱混合等離子波導(dǎo)、石墨烯調(diào)制器和SERS基底設(shè)計(jì)。較大的傳播損耗限制了傳統(tǒng)SPPs的發(fā)展及在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,混合等離子波導(dǎo)（hybrid plasmonic waveguide,HPW）在實(shí)現(xiàn)高限制性的同時(shí)能夠完成超遠(yuǎn)距離傳輸,近來(lái)得到科學(xué)界的廣泛關(guān)注。本文中,我們?cè)O(shè)計(jì)了一種對(duì)稱HPW,并對(duì)波導(dǎo)的傳輸特性進(jìn)行了詳盡的理論分析。石墨烯由于其優(yōu)異的電光特性,例如與光的強(qiáng)相互作用、超寬的工作范圍、超高的載流子遷移率和高透光率等特點(diǎn)而備受關(guān)注,基于石墨烯的電光調(diào)制如雨后春筍快速發(fā)展。我們利用混合等離子波導(dǎo)TE和TM模式分別位于不同區(qū)域,合理地設(shè)計(jì)了高性能TE石墨烯光學(xué)調(diào)制器,并通過調(diào)整脊寬度和低折射率層的高度來(lái)優(yōu)化其性能,得到最佳的器件結(jié)構(gòu),進(jìn)而對(duì)插入損耗、調(diào)制深度、帶寬和品質(zhì)因數(shù)等基本參數(shù)進(jìn)行了全面分析。最后,對(duì)調(diào)制器的工作波長(zhǎng)范圍進(jìn)行了完整分析。研究SPPs近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)行為是突破表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）技術(shù)的關(guān)鍵。本文設(shè)計(jì)了三角陣列和納米煙花兩種結(jié)構(gòu),分析了不同激發(fā)波長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)尺寸下的近... 

【文章來(lái)源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：60 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

（a）V型槽波導(dǎo)掃描電鏡圖；（b）V型槽有效模式折射率和傳播長(zhǎng)度

位論文 SPPs 在微納光學(xué)器件及 SERS 基底和電場(chǎng)示意圖[12]。將介質(zhì)材料放置于金屬條上構(gòu)成簡(jiǎn)單的折射率明顯高于金屬-空氣結(jié)構(gòu)，可以將光約束在高折射模式限制性，從而相對(duì)減小了傳播損耗并且使模式寬度得 SPPs 波導(dǎo)器件相比，DLSPPs 的優(yōu)點(diǎn)在于，使用電介質(zhì)熱、電光和全關(guān)控制甚至是有源等離子器件的開發(fā)。因此 Mach-Zehnder 干涉儀、共振器、傳感器和調(diào)制器等納米 結(jié)構(gòu)并不是完美的，它對(duì)于橫向場(chǎng)的約束性相對(duì)較弱，因結(jié)構(gòu)。同樣，由于較大的歐姆損耗，MIM 波導(dǎo)的傳播特性成了 MIM 波導(dǎo)只適用于某些特殊的集成器件。那么，是現(xiàn)超遠(yuǎn)距離傳輸同時(shí)又有很好的限制性呢？

加拿大科學(xué)家 M. Z.Alam 等人提出了一種混合等離子體波PW 的原始結(jié)構(gòu)。如圖 1-4（a）所示[20]，在介電常數(shù)為 的金介電常數(shù)為 和 的介質(zhì)材料，使光場(chǎng)很好地局域在低折射介質(zhì)波導(dǎo)使用全內(nèi)反射將光限制在高折射率區(qū)域，以很低的損信號(hào)，但是它們的場(chǎng)限制能力受到衍射的限制。另一方面，等圖 1-3 介質(zhì)加載波導(dǎo)及其電場(chǎng)示意圖。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]金納米顆粒陣列基底的化學(xué)置換制備及其表面增強(qiáng)拉曼散射特性研究[J]. 李玉,黃小平,王影,侯宇蒙,陳濤,張培鋒,黃秋瑩,趙青.  光譜學(xué)與光譜分析. 2017(12)
[2]可循環(huán)使用表面增強(qiáng)拉曼散射基底研究進(jìn)展[J]. 傅小奇,章國(guó)林.  光譜學(xué)與光譜分析. 2017(11)



本文編號(hào)：3471099