本文關(guān)鍵詞：納米光學(xué)天線的理論與應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：納米光學(xué)天線雖然是傳統(tǒng)射頻微波天線在光頻段的對(duì)應(yīng)物,但其物理特性和標(biāo)度行為卻與傳統(tǒng)天線有著很大的不同。例如,納米光學(xué)天線利用金屬結(jié)構(gòu)中表面等離激元特有的光學(xué)特性,可以在光波段范圍內(nèi)對(duì)傳播場(chǎng)與局域場(chǎng)(隱失場(chǎng))進(jìn)行有效的相互轉(zhuǎn)換。此外,納米光學(xué)天線在新型光源、高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、光刻、太陽(yáng)能電池、光學(xué)顯微鏡及拉曼散射等領(lǐng)域的應(yīng)用前景都相當(dāng)廣泛。在納米光學(xué)天線的研究中,由于需要在亞波長(zhǎng)尺度實(shí)現(xiàn)光波的轉(zhuǎn)換和增強(qiáng),所以對(duì)其結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)和性能的優(yōu)化始終是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。本文針對(duì)納米光學(xué)天線的物理特性及應(yīng)用,主要從以下三個(gè)方面展開(kāi)了研究:1)基于表面等離激元的物理學(xué),對(duì)偶極子源與納米光學(xué)天線的系統(tǒng)理論進(jìn)行了詳細(xì)闡述,并對(duì)球形和橢球形兩種天線的珀賽爾因子以及效率這兩個(gè)極為重要的物理量進(jìn)行了研究,研究它們對(duì)偶極子源與天線之間的距離、天線半徑以及入射光波長(zhǎng)的依賴關(guān)系,計(jì)算出了不同金屬在不同光波段下的介電常數(shù),并使用Matlab對(duì)推導(dǎo)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。此外,還研究了不同材料下的球形納米光學(xué)天線物理特性。2)采用時(shí)域有限差分法(FDTD),對(duì)工作于可見(jiàn)光和近紅外光波段的偶極納米光學(xué)天線的形狀和尺寸進(jìn)行研究,并且使用軟件FDTD Solutions仿真了特殊結(jié)構(gòu)的偶極天線,獲得天線的珀賽爾因子和效率隨入射光波長(zhǎng)的變化規(guī)律,其中主要對(duì)偶極天線的尺寸,電偶極子源的位置等方面對(duì)天線特性的影響進(jìn)行了仿真分析;然后增加天線階數(shù),逐漸過(guò)渡到蝶形天線,并對(duì)蝶形天線尖端角度的變化對(duì)天線特性的影響進(jìn)行了介紹。通過(guò)對(duì)比分析,得到小角度的蝶形納米光學(xué)天線的特性最佳,為最優(yōu)結(jié)構(gòu)。3)對(duì)納米光學(xué)天線的應(yīng)用進(jìn)行了初步探索,首次提出了把光波導(dǎo)與納米光學(xué)天線相結(jié)合,利用納米光學(xué)天線對(duì)被探測(cè)的信號(hào)進(jìn)行放大,再使用光波導(dǎo)構(gòu)成的光子勢(shì)阱,利用其共振效應(yīng)對(duì)電磁信號(hào)段進(jìn)行選擇。為此,先從理論上論證了基于光波導(dǎo)的光子勢(shì)阱模型,然后設(shè)計(jì)了系統(tǒng)模型,研究了光波導(dǎo)光子勢(shì)阱問(wèn)題,使用Matlab對(duì)影響透射系數(shù)的各種參量進(jìn)行了仿真分析。
【關(guān)鍵詞】：納米光學(xué)天線 表面等離激元 天線效率 珀賽爾因子 光子勢(shì)阱
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN820
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 納米光學(xué)天線研究背景10-11
• 1.2 納米光學(xué)天線定義11-12
• 1.3 納米光學(xué)天線研究現(xiàn)狀及應(yīng)用12-16
• 1.3.1 納米光學(xué)天線研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 納米光學(xué)天線的應(yīng)用研究進(jìn)展14-16
• 1.4 納米光學(xué)天線的研究?jī)r(jià)值16
• 1.5 論文工作安排16-18
• 第二章 納米光學(xué)天線的基本理論18-33
• 2.1 表面等離激元18-21
• 2.1.1 傳導(dǎo)型表面等離激元18-20
• 2.1.2 局域表面等離激元20-21
• 2.2 MIE散射理論21-22
• 2.3 DRUDE-SOMMERFELD模型22-24
• 2.4 金屬增強(qiáng)熒光作用24-25
• 2.4.1 距離對(duì)金屬增強(qiáng)熒光作用的影響24-25
• 2.4.2 材料對(duì)金屬增強(qiáng)熒光作用的影響25
• 2.5 納米光學(xué)天線物理特性25-32
• 2.5.1 局域電磁態(tài)密度26-27
• 2.5.2 天線阻抗及功率損耗27-28
• 2.5.3 天線的效率、方向圖及增益28-29
• 2.5.4 輻射增強(qiáng)29-31
• 2.5.5 天線孔徑和吸收截面31-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第三章 金屬納米顆粒天線特性研究33-47
• 3.1 球形金納米光學(xué)天線特性分析33-39
• 3.1.1 理論介紹33-37
• 3.1.2 仿真分析37-39
• 3.2 橢球形金納米光學(xué)天線特性分析39-43
• 3.2.1 理論介紹39-40
• 3.2.2 仿真分析40-43
• 3.3 幾種材料的球形納米光學(xué)天線特性比較43-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 階梯納米光學(xué)天線特性研究47-70
• 4.1 一階光偶極天線設(shè)計(jì)分析47-54
• 4.1.1 間隙尺寸對(duì)天線特性的影響48-50
• 4.1.2 電偶極子源位置對(duì)天線特性的影響50-51
• 4.1.3 天線半徑對(duì)其特性的影響51-52
• 4.1.4 襯底對(duì)天線特性的影響52-54
• 4.2 高階納米光學(xué)偶極天線設(shè)計(jì)分析54-57
• 4.2.1 高階納米光學(xué)天線特性比較54-56
• 4.2.2 蝶形天線特性分析56-57
• 4.3 納米光學(xué)天線的一個(gè)應(yīng)用模型初探57-68
• 4.3.1 理論介紹57-62
• 4.3.2 共振透射仿真分析62-68
• 4.4 本章小結(jié)68-70
• 第五章 總結(jié)與展望70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 研究生期間的研究成果77-78

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本文編號(hào)：298468