任何一種微納米器件的光學特性本質(zhì)上都來源于其組成材料的光學特性。金屬材料的介電常數(shù)在可見光和紅外波段小于零,與電介質(zhì)介電常數(shù)符號相反,當微納尺度的金屬和電介質(zhì)結(jié)合在一起共同與電磁場相互作用時,能夠產(chǎn)生自然界中不同甚至完全相反的光學現(xiàn)象。近年來,人們發(fā)現(xiàn)將金屬與電介質(zhì)材料相結(jié)合,能夠?qū)⑷肷潆姶挪ㄞD(zhuǎn)化為表面等離子體極化激元,從而增強納米尺度下材料對光的調(diào)控能力。我們利用金屬-介質(zhì)微納結(jié)構(gòu)的表面等離激元諧振或其他諧振效應(yīng),能夠在特定波段實現(xiàn)對電磁波的諧振增強吸收。在這些結(jié)構(gòu)中,基于金屬-介質(zhì)-金屬的多層結(jié)構(gòu)由于其天然的磁共振特性,能夠?qū)θ肷浯艌霎a(chǎn)生響應(yīng),在兩個金屬表面產(chǎn)生反平行電流,從而在介質(zhì)中產(chǎn)生局域電磁場,增強金屬對電磁波的吸收,在宏觀尺度上形成在特定波長具有全部吸收的納米光子器件。本文的第一個工作就是基于這種金屬-介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)設(shè)計了可見光波段的單帶和雙帶吸收器。單帶吸收器在555 n處有99.65%的近完美吸收峰。通過場分布分析,該吸收峰是由金屬層中間的磁共振模式和腔模耦合而形成。并且結(jié)合LC等效電路可以定性地解釋吸收譜隨材料參數(shù)變化的規(guī)律。此外,我們還利用等效金屬-介質(zhì)-金屬波導中的... 

【文章來源】：南京大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 電磁完美吸收器的研究背景
        1.1.1 完美吸收器的研究背景
        1.1.2 雙帶吸收器的研究背景
    1.2 平板負折射率透鏡研究背景
        1.2.1 負折射率材料研究背景
        1.2.2 金屬—介質(zhì)多層平板波導中負折射成像研究進展
    1.3 本文的研究內(nèi)容
第二章 研究方法及理論背景
    2.1 數(shù)值計算方法
    2.2 金屬-介質(zhì)微納結(jié)構(gòu)的加工和表征
        2.2.1 真空薄膜蒸鍍工藝
        2.2.2 微納結(jié)構(gòu)加工工藝
        2.2.3 光學特性表征儀器
    2.3 金屬-介質(zhì)界面的表面等離子體極化激元
        2.3.1 金屬中的體等離子體頻率
        2.3.2 金屬表面等離子體極化激元
        2.3.3 三層波導中的耦合模式
    2.4 傳輸矩陣與色散方程
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于金屬-介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)的雙窄帶吸收器的研究和設(shè)計
    3.1 基于金屬-介質(zhì)-金屬結(jié)構(gòu)的單頻近完美吸收器
        3.1.1 結(jié)構(gòu)與結(jié)果
        3.1.2 參數(shù)及吸收機理研究
        3.1.3 應(yīng)用前景展望
    3.2 基于金屬-介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)的雙頻近完美吸收器
        3.2.1 結(jié)構(gòu)與結(jié)果
        3.2.2 參數(shù)和吸收機理研究
        3.2.3 實驗驗證
        3.2.4 偏振不敏感雙頻近完美吸收器
        3.2.5 應(yīng)用前景展望
第四章 基于金屬-介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)在可見光波段光學成像的研究
    4.1 理論背景
        4.1.1 基本成像原理
        4.1.2 金屬-介質(zhì)三層波導中的二維負折射率
        4.1.3 金屬-介質(zhì)多層波導中的三維各項同性負折射率
    4.2 理論設(shè)計及數(shù)值仿真
        4.2.1 理論設(shè)計
        4.2.2 數(shù)值模擬
        4.2.3 總結(jié)與討論
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
發(fā)表的論文



本文編號：3201984