本文關(guān)鍵詞：基于SPPs的光束調(diào)控器件結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：表面等離子體激元是一種由光子與金屬表面的自由電子相互作用而形成的激發(fā)態(tài),能實現(xiàn)亞波長結(jié)構(gòu)中的光約束,突破衍射極限的限制,顯著縮小光子器件的尺寸,在新型光子器件、高分辨率光學(xué)成像、納米光刻等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文在表面等離子體激元的理論基礎(chǔ)上,研究了基于表面等離子體激元的幾種濾波器件,實現(xiàn)了不同波長的帶阻濾波功能和金屬/介質(zhì)/金屬(MIM)波導(dǎo)的雙通道分光系統(tǒng),完成的主要工作如下:1.根據(jù)電磁場理論,對Kretschmann結(jié)構(gòu)中激發(fā)表面等離子體激元的幾種因素進行了分析。在此基礎(chǔ)之上,提出了采用單層金屬薄膜的帶阻濾波結(jié)構(gòu),分析了此結(jié)構(gòu)的濾波特性。結(jié)果表明通過材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇,可實現(xiàn)波長(600nm-1800nm)可調(diào)的帶阻濾波功能。2.對MIM波導(dǎo)中傳播的電磁場模式進行了分析,在介質(zhì)層寬度為50nm的條件下獲得了表面等離子體激元的0TM模。根據(jù)側(cè)耦合腔的濾波器的理論,分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對濾波器的濾波特性的影響,提出了對稱矩形腔濾波器和單邊雙矩形腔濾波器的結(jié)構(gòu)。有限元數(shù)值仿真結(jié)果表明,這兩種結(jié)構(gòu)都能實現(xiàn)波長在700nm-1800nm范圍內(nèi)參數(shù)可調(diào)的濾波功能。3.設(shè)計了一種基于MIM波導(dǎo)的雙通道可調(diào)分光系統(tǒng),通過調(diào)節(jié)耦合腔的長度、寬度、耦合距離等參數(shù),可實現(xiàn)波長選擇和光束分離功能。
【關(guān)鍵詞】：表面等離子體激元 金屬/介質(zhì)/金屬波導(dǎo) 濾波器 有限元法
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN713
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 課題研究背景和意義8
• 1.2 國內(nèi)外研究歷史和發(fā)展8-9
• 1.3 表面等離子體的應(yīng)用與研究狀況9-12
• 1.4 本文研究目標(biāo)和內(nèi)容介紹12-14
• 第二章 表面等離子體基本理論和研究方法14-28
• 2.1 SPPs的基本性質(zhì)14-21
• 2.1.1 金屬的色散模型14-17
• 2.1.2 表面等離子體的色散關(guān)系17-19
• 2.1.3 表面等離子體的特征長度19-21
• 2.2 SPPs的激發(fā)方式21-24
• 2.2.1 倏逝波理論21-22
• 2.2.2 SPPs的常見激發(fā)方式22-24
• 2.3 電磁場數(shù)值計算方法24-26
• 2.3.1 時域有限差分法24-25
• 2.3.2 有限元法25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第三章 金屬薄膜帶阻濾波結(jié)構(gòu)分析28-39
• 3.1 SPPs的ATR方式激發(fā)理論28-30
• 3.1.1 激發(fā)原理28-29
• 3.1.2 反射譜曲線29-30
• 3.2 ATR結(jié)構(gòu)參數(shù)對SPPs的影響30-33
• 3.2.1 介質(zhì)對SPPs激發(fā)的影響30-32
• 3.2.2 金屬層厚度對SPPs激發(fā)的影響32
• 3.2.3 入射光波長對SPPs激發(fā)的影響32-33
• 3.3 基于單層金屬薄膜的帶阻濾波結(jié)構(gòu)33-38
• 3.3.1 器件結(jié)構(gòu)與參數(shù)設(shè)置33-34
• 3.3.2 濾波原理與理論分析34
• 3.3.3 數(shù)值仿真與結(jié)果驗證34-36
• 3.3.4 參數(shù)對濾波特性的影響分析36-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第四章 基于MIM波導(dǎo)矩形諧振腔濾波器的研究39-59
• 4.1 MIM結(jié)構(gòu)的傳播模式39-44
• 4.2 側(cè)耦合諧振腔濾波器44-53
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)和參數(shù)44
• 4.2.2 濾波器理論分析和預(yù)測44-47
• 4.2.3 濾波器的數(shù)值仿真47-49
• 4.2.4 參數(shù)對濾波器的影響49-53
• 4.3 對稱矩形腔濾波器53-55
• 4.4 單邊雙矩形腔濾波器55-57
• 4.4.1 相同矩形腔長度的結(jié)構(gòu)分析55-56
• 4.4.2 不同矩形腔長度的結(jié)構(gòu)分析56-57
• 4.5 本章小節(jié)57-59
• 第五章 基于MIM波導(dǎo)的分光器件結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析59-62
• 5.1 器件結(jié)構(gòu)設(shè)計59-60
• 5.2 數(shù)值仿真和分析60-61
• 5.3 本章小節(jié)61-62
• 第六章 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 論文工作總結(jié)62
• 6.2 研究展望62-64
• 參考文獻64-68
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文68-69
• 致謝69

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本文編號：444717