本文關(guān)鍵詞：利用表面全息法對光波的控制

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【摘要】：表面等離子體將光場局限于金屬和介質(zhì)界面?zhèn)鞑?在光學(xué)集成領(lǐng)域具有重要的意義。等離子體納米結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)對金屬表面等離子體波傳播與散射的控制,為構(gòu)建高度集成的光學(xué)器件與系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。在集成光學(xué)的研究中,波導(dǎo)是光學(xué)系統(tǒng)中的基本元件以及信息傳輸?shù)闹匾d體。因此,通過等離子體納米結(jié)構(gòu)實現(xiàn)表面等離子體與波導(dǎo)的耦合是很有意義的。在本文中,利用表面全息法設(shè)計凹槽,匹配表面等離子體平面波和空間自由光到金屬雙納米線波導(dǎo)中的對稱與反對稱模式。主要工作如下:1.激發(fā)雙線波導(dǎo)中的對稱與反對稱波導(dǎo)模式的新型耦合器。利用表面全息法設(shè)計凹槽,通過凹槽的散射作用實現(xiàn)對表面等離子體波的整形。在金屬雙納米線波導(dǎo)的一端設(shè)計楔形結(jié)構(gòu),耦合表面等離子體平面波進(jìn)入波導(dǎo)中。利用全息結(jié)構(gòu)控制表面等離子體在金屬表面?zhèn)鞑r的相位,將其匹配到金屬雙納米線中的對稱和反對稱波導(dǎo)模式。通過模擬實驗發(fā)現(xiàn),金屬雙納米線波導(dǎo)中的對稱與反對稱波導(dǎo)模式被成功的激發(fā)。優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù),結(jié)果發(fā)現(xiàn)對稱與反對稱波導(dǎo)模式的耦合效率達(dá)到8.7%和10.8%。2.耦合空間自由光到金屬雙線波導(dǎo)中,激發(fā)對稱與反對稱波導(dǎo)模式。利用表面全息法在金屬表面設(shè)計全息凹槽,將空間自由光作為光源照射全息凹槽激發(fā)表面等離子體波,并將其匹配到金屬雙納米線波導(dǎo)中的對稱與反對稱模式。利用時域有限差分法對設(shè)計結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗證,考察了參考光的入射角度對耦合效率的影響,優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)使耦合效率達(dá)到了4.5%和3.4%。
【關(guān)鍵詞】：表面等離子體 表面全息法 耦合效率 波導(dǎo)
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN622;TN814
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 第一章 引言8-18
• 1.1 課題研究目的及意義8-9
• 1.2 表面等離子體9-13
• 1.2.1 表面等離子體的研究歷史9-10
• 1.2.2 表面等離子體的基本特性10-13
• 1.3 表面等離子體波導(dǎo)13-14
• 1.4 表面等離子體與光波的耦合14-15
• 1.5 表面等離子在面內(nèi)的控制15-16
• 1.6 研究內(nèi)容及創(chuàng)新點16-18
• 1.6.1 研究內(nèi)容16-17
• 1.6.2 主要創(chuàng)新點17-18
• 第二章 表面電磁波全息18-29
• 2.1 凹槽對表面等離子體的影響18-19
• 2.2 表面電磁波全息理論19-22
• 2.3 近場聚焦22-23
• 2.4 全息透鏡23-25
• 2.5 表面等離子體的面內(nèi)控制25-29
• 2.5.1 表面等離子體的單點匯聚25-26
• 2.5.2 復(fù)雜波面的等離子體聚焦26-27
• 2.5.3 表面等離子體的波分互用27-29
• 第三章 空間自由光與雙線波導(dǎo)的耦合以及模式的激發(fā)29-36
• 3.1 引言29
• 3.2 利用表面全息法聚焦空間自由光29-31
• 3.3 兩點的聚焦以及相位的控制31-32
• 3.4 結(jié)構(gòu)模型32
• 3.5 模擬結(jié)果32-34
• 3.6 結(jié)構(gòu)參數(shù)對耦合效率的影響34-35
• 3.7 總結(jié)35-36
• 第四章 激發(fā)雙線波導(dǎo)中的對稱和反對稱等離子體波導(dǎo)模式的新型耦合器36-43
• 4.1 引言36
• 4.2 利用表面全息法聚焦平面波36-38
• 4.3 結(jié)構(gòu)模型38-39
• 4.4 模擬結(jié)果39-40
• 4.5 結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化40-42
• 4.6 總結(jié)42-43
• 第五章 總結(jié)與展望43-45
• 5.1 總結(jié)43-44
• 5.2 展望44-45
• 參考文獻(xiàn)45-51
• 致謝51-52
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文52-53

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本文編號：874620