近年來(lái),隨著表面等離激元研究的快速發(fā)展,基于表面等離激元共振的金屬納米結(jié)構(gòu)增強(qiáng)吸收特性開(kāi)始被廣泛應(yīng)用于軍用光電探測(cè)、傳感及表面增強(qiáng)拉曼散射等眾多領(lǐng)域,將表面等離激元共振用于新型紅外探測(cè)器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)是其中的重要研究方向之一�；诒砻娴入x激元共振的紅外探測(cè)系統(tǒng)可以應(yīng)用于紅外告警系統(tǒng)、小型無(wú)人機(jī)偵察、精確制導(dǎo)、夜視、熱成像瞄準(zhǔn)、火控、單兵等眾多軍事系統(tǒng)中,而提高紅外探測(cè)器吸收層的吸收效率是提高探測(cè)器性能的一個(gè)重要手段。為了得到一種新型高效的遠(yuǎn)紅外吸收結(jié)構(gòu),本文利用光柵補(bǔ)償法可以激發(fā)表面等離激元共振的物理特性,以介質(zhì)膜金屬光柵結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象,通過(guò)理論建模、數(shù)值模擬計(jì)算、解析計(jì)算等方法實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)紅外的增強(qiáng)吸收;并對(duì)其增強(qiáng)吸收特性進(jìn)行了深入研究,解釋了該結(jié)構(gòu)增強(qiáng)吸收效應(yīng)的物理機(jī)理;采用微納加工技術(shù)制備了介質(zhì)膜金屬光柵結(jié)構(gòu),通過(guò)測(cè)量樣品的反射光譜證明了該光柵結(jié)構(gòu)對(duì)遠(yuǎn)紅外的增強(qiáng)吸收效應(yīng)。本文的主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新性研究成果如下:1.為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)紅外的增強(qiáng)吸收,設(shè)計(jì)了空氣/金屬光柵/介質(zhì)膜/空氣四層光柵結(jié)構(gòu)模型,采用嚴(yán)格耦合波分析方法模擬計(jì)算了遠(yuǎn)紅外在該光柵結(jié)構(gòu)的吸收效率,優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)后可實(shí)現(xiàn)對(duì)橫磁極化垂直...

【文章頁(yè)數(shù)】：142 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1(a)傳播型表面等離極化激元；(b)局域表面等離激元共振示意圖

應(yīng)的量子化的粒子不再是一個(gè)純粹的光子，而是耦合于介質(zhì)極化電荷的光子，通之為“極化子”。通常見(jiàn)到的有聲子極化子（Phonon-Polaritons），它是光子和介聲子的相互作用。金屬對(duì)電磁場(chǎng)的光學(xué)響應(yīng)主要是光場(chǎng)和金屬內(nèi)等離激元的相互，稱這種在金屬中傳播的電磁波為等離子體極化子，也稱....

圖1.2(a)表面等離激元在金屬/介質(zhì)界面處的電磁場(chǎng)、電荷分布；

圖1.2(a)表面等離激元在金屬/介質(zhì)界面處的電磁場(chǎng)、電荷分布；(b)|Ez|在界面附近隨距離增加呈指數(shù)衰減米結(jié)構(gòu)的表面等離激元激發(fā)能夠產(chǎn)生非常特殊的光電性質(zhì)，例電場(chǎng)，使拉曼散射增強(qiáng)1010倍以上，從而可以探測(cè)單個(gè)分子的的表面等離激元的本質(zhì)是光子把能量轉(zhuǎn)換成金屬中電子的動(dòng)能....

圖1.3不同形貌的銀顆粒的暗場(chǎng)散射譜（插圖是對(duì)應(yīng)顆粒的TEM圖）

面等離激元激發(fā)能夠產(chǎn)生非常特殊的光電散射增強(qiáng)1010倍以上，從而可以探測(cè)單個(gè)激元的本質(zhì)是光子把能量轉(zhuǎn)換成金屬中電來(lái)。它能把電磁波的能量壓縮到極小的結(jié)片的制造和超高靈敏的分子探測(cè)。光波長(zhǎng)相當(dāng)或小于光波長(zhǎng)的金屬納米顆粒約束，因而使其性質(zhì)與上面提到的二維無(wú)限大的改變。在這種顆粒狀的結(jié)....

圖1.4雙層復(fù)合金屬光柵結(jié)構(gòu)示意圖

也是國(guó)內(nèi)外關(guān)注的研究熱點(diǎn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同，其來(lái)實(shí)現(xiàn)，如表面等離極化激元[4,101-104]、晶格共振腔共振模式[6,7,109]、光柵表面溝槽的共振腔模式材料中的電磁耦合[110,111]等。究還限于理論計(jì)算，并沒(méi)有進(jìn)行工藝實(shí)現(xiàn)。很多真正實(shí)現(xiàn)光柵結(jié)構(gòu)的制備加工，如上文提到的矩結(jié)構(gòu)....

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