本文關(guān)鍵詞：基于表面等離子體的納米光學(xué)天線的特性研究

  更多相關(guān)文章： 納米光學(xué)天線 表面等離子體共振 天線方向圖 八木天線 背射天線

【摘要】：隨著納米技術(shù)的蓬勃發(fā)展,集成光學(xué)器件呈現(xiàn)出微型化、小型化的持續(xù)演進(jìn)趨勢(shì),但是由于光學(xué)衍射極限的存在,嚴(yán)重限制了光學(xué)器件的集成化。金屬納米結(jié)構(gòu)中大量存在的表面等離激元可以突破衍射極限,因此該結(jié)構(gòu)在光學(xué)器件的研究中有廣泛的應(yīng)用前景。信息化時(shí)代的到來(lái),面對(duì)浩瀚的信息量,傳統(tǒng)的電子信息技術(shù)暴露出它的局限性,光子信息技術(shù)的出現(xiàn)解決了這一難題,它具有傳輸容量大,響應(yīng)速度快,處理速度快等諸多優(yōu)勢(shì),在這個(gè)領(lǐng)域中表面等離子體光學(xué)是一大研究熱點(diǎn)。 納米光學(xué)天線是金屬納米結(jié)構(gòu)中一個(gè)重要的研究方向,它具備傳統(tǒng)微波天線的優(yōu)勢(shì),結(jié)合了金屬納米結(jié)構(gòu)所特有的局域表面等離子體共振效應(yīng)和近場(chǎng)耦合的特性,同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)集成光學(xué)器件上光子信息傳輸,因此納米光學(xué)天線在量子信息技術(shù)、高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、光學(xué)和生物傳感等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用,可知設(shè)計(jì)出擁有良好的遠(yuǎn)場(chǎng)特性的納米光學(xué)天線具有非常重要的研究?jī)r(jià)值。 本論文探討了納米光學(xué)天線的遠(yuǎn)場(chǎng)特性,其中重點(diǎn)對(duì)納米尺寸的八木天線和背射天線進(jìn)行了深入的研究。根據(jù)傳統(tǒng)天線的設(shè)計(jì)理論和金屬納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性,調(diào)整天線振子的結(jié)構(gòu)模型和尺寸參數(shù),設(shè)計(jì)出不同結(jié)構(gòu)的納米光學(xué)天線,仿真計(jì)算出它們的天線遠(yuǎn)場(chǎng)輻射特性,從而設(shè)計(jì)出性能優(yōu)越的納米光學(xué)天線。 本論文首先研究了納米光學(xué)八木天線的遠(yuǎn)場(chǎng)特性,在此基礎(chǔ)上,我們建立了背射天線仿真模型。本論文重點(diǎn)研究了納米天線的兩個(gè)重要參數(shù)：天線增益和主瓣寬度,對(duì)比分析上述兩種天線的輻射特性,可知相比于八木天線,背射天線的性能得到很大改進(jìn)。 本論文然后對(duì)改進(jìn)型的背射天線進(jìn)行了仿真研究,通過(guò)改變天線振子結(jié)構(gòu)或尺寸,設(shè)計(jì)出性能優(yōu)越的天線。我們提出兩種設(shè)計(jì)方案,第一種是增加主反射器的聚焦作用,例如在背射天線的主反射器上增加金屬邊緣,或者將圓盤狀的金屬圓盤改為球面,研究發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)的天線輻射性能得到提升；第二種是將天線振子的結(jié)構(gòu)改為十字交叉或者圓盤形狀,仿真計(jì)算得知這些改進(jìn)型的背射天線性能得到大幅度的增強(qiáng)。 綜上所述,通過(guò)對(duì)天線的結(jié)構(gòu)或尺寸進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,分析天線遠(yuǎn)場(chǎng)輻射特性的變化,我們?cè)O(shè)計(jì)出性能優(yōu)越的納米光學(xué)天線,我們的研究工作對(duì)集成光學(xué)應(yīng)用中的納米光學(xué)天線的設(shè)計(jì)具有重要的理論指導(dǎo)作用。
【關(guān)鍵詞】：納米光學(xué)天線 表面等離子體共振 天線方向圖 八木天線 背射天線
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(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4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1. 研究背景及現(xiàn)狀10-14
• 1.1.1. 表面等離子體共振10-11
• 1.1.2. 納米光學(xué)天線11-14
• 1.2. 研究目的及意義14-15
• 1.3. 論文的主要工作15-16
• 參考文獻(xiàn)16-18
• 第二章 納米光學(xué)天線的數(shù)值分析方法18-26
• 2.1. 常見(jiàn)的數(shù)值分析方法18-21
• 2.1.1. 光束傳播法19
• 2.1.2. 平面波展開法19-20
• 2.1.3. 有限元法20
• 2.1.4. 有限差分法20-21
• 2.2. 數(shù)值仿真軟件和步驟21-23
• 2.2.1. 常用的數(shù)值仿真軟件22
• 2.2.2. 數(shù)值仿真基本步驟22-23
• 2.2.3. 完美匹配層簡(jiǎn)介23
• 參考文獻(xiàn)23-26
• 第三章 天線的基礎(chǔ)理論和設(shè)計(jì)原則26-34
• 3.1. 天線簡(jiǎn)介26-27
• 3.2. 電磁場(chǎng)基本方程27-28
• 3.3. 天線的基礎(chǔ)理論28-33
• 3.3.1. 理想偶極子28-29
• 3.3.2. 天線方向圖29-31
• 3.3.3. 天線的基本參數(shù)31-33
• 參考文獻(xiàn)33-34
• 第四章 納米光學(xué)天線的遠(yuǎn)場(chǎng)特性研究34-56
• 4.1. 傳統(tǒng)的天線模型34-38
• 4.1.1. 八木天線34-36
• 4.1.2. 背射天線36-37
• 4.1.3. 反射面天線37-38
• 4.2. 納米光學(xué)八木天線的研究現(xiàn)狀38-45
• 4.3. 納米光學(xué)八木天線的遠(yuǎn)場(chǎng)特性研究45-47
• 4.4. 納米光學(xué)背射天線的遠(yuǎn)場(chǎng)特性研究47-53
• 4.4.1. 主反射器帶邊緣的背射天線48-50
• 4.4.2. 振子為十字交叉或圓盤形狀的背射天線50-52
• 4.4.3. 主反射器為球面的背射天線52-53
• 參考文獻(xiàn)53-56
• 第五章 總結(jié)和展望56-58
• 5.1. 本論文的主要工作56
• 5.2. 研究展望56-58
• 致謝58-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文59

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 姚淑娜;母小云;陶進(jìn)前;王云志;;現(xiàn)代光學(xué)及光子技術(shù)的應(yīng)用[J];北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年02期

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3 宋錫明;一種新穎的高增益圓極化背射天線[J];電子科學(xué)學(xué)刊;1985年06期

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本文編號(hào)：651514