本文關(guān)鍵詞：金屬薄膜—粒子（孔洞）復(fù)合結(jié)構(gòu)的增強光透射現(xiàn)象及機理研究

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【摘要】：表面等離激元(Surface Plasmon,SPs)是指金屬表面上由于光子和自由電子相互作用所形成的一種沿金屬表面?zhèn)鞑サ馁渴挪?它沿著介質(zhì)的分界面?zhèn)鞑ゲ⒃诖怪庇诮缑娣较蛏弦灾笖?shù)形式衰減。由于SPs只在金屬和介質(zhì)分界面納米區(qū)域的很小范圍內(nèi)傳播,這使它具有很好的局域特性,可以產(chǎn)生很多新奇的物理現(xiàn)象,并能夠突破傳統(tǒng)光學(xué)中的衍射極限來實現(xiàn)亞波長光學(xué)器件的集成�？刂乒夂蛡鲗�(dǎo)光等為設(shè)計新結(jié)構(gòu)提供了新思路,因而備受大家的關(guān)注。在表面等離激元的研究系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,還可以產(chǎn)生很多新奇的物理現(xiàn)象。例如:光照射在周期性納米孔陣列的金屬薄膜上會產(chǎn)生的超強光透射現(xiàn)象(Extraordinary optical transmission,EOT)就是其中之一。這種新奇的現(xiàn)象在高集成光學(xué)電路,選擇儲存器、基于等離子體的全光信息處理技術(shù)等方面都具有潛在的應(yīng)用。在國內(nèi)外現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上,我們使用時域有限差分法(Finite-difference time-domain method,FDTD)研究了金屬薄膜-納米顆粒(孔洞)的增強透射現(xiàn)象,通過改變結(jié)構(gòu)的各項參數(shù),來探索該現(xiàn)象背后的物理機理。其內(nèi)容主要包括以下幾點:(1)設(shè)計了一種新的等離子體增加透射現(xiàn)象的金屬結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)是由兩層非密堆交錯的球形銀納米粒子陣列和兩層銀薄膜共同構(gòu)成的,在垂直光照射時產(chǎn)生增強透射現(xiàn)象。我們通過使用三維時域有限差分法計算了它的光學(xué)響應(yīng)和電場強度分布,發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的雙光譜傳輸帶現(xiàn)象主要是由于相鄰銀納米粒子之間的近場等離子體耦合作用、表面等離激元、雙層粒子之間能量的轉(zhuǎn)移等引起。與此同時,可調(diào)制的雙譜光學(xué)透射特性可以通過介電常數(shù)、結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)的改變而發(fā)生顯著的變化。這在光電集成電路、等離子體濾波器和傳感器等方面將會有很大的潛在應(yīng)用價值。(2)設(shè)計了一種新型的“H”型孔洞陣列金薄膜結(jié)構(gòu),研究了該結(jié)構(gòu)的光學(xué)透射特性。光超常透射現(xiàn)象可以通過改變該結(jié)構(gòu)的相鄰孔的間距,單一孔徑的寬度,金膜的厚度以及介電環(huán)境等來調(diào)制。該結(jié)構(gòu)在高集成光電設(shè)備應(yīng)用(如可調(diào)等離子體過濾器、傳感器)中能夠提供一個新型的可行的方法。
【關(guān)鍵詞】：表面等離激元 周期性金屬納米粒子陣列 增強透射 場分布
【學(xué)位授予單位】：江西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.2;TG14
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-17
• 1.1 表面等離激元的基本性質(zhì)7-12
• 1.1.1 表面等離激元的色散關(guān)系7-10
• 1.1.2 表面等離激元的激發(fā)方式10-11
• 1.1.3 表面等離激元的四個特征參數(shù)11-12
• 1.2 金屬的自由電子氣模式模型12-14
• 1.3 時域有限差分法14-16
• 1.4 TDTD 方法的吸收邊界條件和周期性邊界條件16-17
• 2 異常光透射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)及物理機理17-22
• 2.1 異常光透射17-18
• 2.2 超強光透射的機理18-19
• 2.3 國內(nèi)外對納米結(jié)構(gòu)的研究19-22
• 3 雙層相互交錯的金屬球周期陣列-金屬薄膜復(fù)合結(jié)構(gòu)的光透射現(xiàn)象22-32
• 3.1 引言22-23
• 3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計23-24
• 3.3 結(jié)果與討論24-31
• 3.4 結(jié)論31-32
• 4“H型”孔陣列金屬薄膜的光超強透射的研究32-38
• 4.1 引言32
• 4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計和模擬方法32-34
• 4.3 結(jié)果和討論34-37
• 4.4 結(jié)論37-38
• 5 論文總結(jié)與展望38-40
• 5.1 本主要研究工作38
• 5.2 展望38-40
• 參考文獻(xiàn)40-48
• 致謝48-49
• 在讀期間公開發(fā)表論文（著）及科研情況49

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張斗國,王沛,焦小瑾,唐麟,魯擁華,明海;表面等離子體亞波長光學(xué)前沿進(jìn)展[J];物理;2005年07期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王俊峰;基于FDTD的多構(gòu)型納米結(jié)構(gòu)陣列光學(xué)特性研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

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本文編號：1013178