表面等離激元(Surface plasmon polaritons,SPPs)是入射光波與金屬表面自由電荷集體振蕩相互耦合形成的一種新的電磁模式,它可以沿著金屬表面?zhèn)鞑?也可以束縛在納米顆粒表面。SPPs有一個(gè)最獨(dú)特、最吸引人的特點(diǎn):可以突破光學(xué)衍射效應(yīng)!也就是說,我們可以把傳統(tǒng)的光學(xué)器件做到納米尺寸,而不用擔(dān)心光學(xué)衍射效應(yīng)的困擾。金屬-電介質(zhì)-金屬(MIM)等離子波導(dǎo)結(jié)構(gòu)能夠傳輸表面等離激元,并且由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于制作,傳輸距離遠(yuǎn),對(duì)SPPs束縛性強(qiáng)等特點(diǎn),受到了越來越多的關(guān)注。本文通過在MIM波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的單側(cè)或雙側(cè)引入正交的矩形腔結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了等離子體誘導(dǎo)透明效應(yīng)的數(shù)值模擬。仿真結(jié)果顯示:含單側(cè)T型或倒T型諧振腔MIM波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中,當(dāng)正交矩形腔為對(duì)稱的T型或倒T型結(jié)構(gòu)時(shí),會(huì)出現(xiàn)傳輸禁帶,當(dāng)正交矩形腔為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)且諧振腔長(zhǎng)度和寬度滿足一定條件時(shí),會(huì)在原先傳輸禁帶處出現(xiàn)等離子體誘導(dǎo)透明現(xiàn)象。此時(shí)伴隨著等離子體誘導(dǎo)透明效應(yīng)出現(xiàn)的還有慢光效應(yīng),計(jì)算得出含T型和倒T型諧振腔的MIM波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的最大光時(shí)延分別為為0.086ps、0.052ps;在含雙側(cè)L型諧振腔的MIM波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中,由于上下諧振腔的耦合作用會(huì)在各單個(gè)L型諧振腔的透射零點(diǎn)之間出現(xiàn)等離子體誘導(dǎo)透明現(xiàn)象,且透射峰值對(duì)應(yīng)的入射波長(zhǎng)為兩個(gè)透射零點(diǎn)的中間值,經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)含雙側(cè)L型諧振腔MIM波導(dǎo)的最大光時(shí)延可達(dá)4.35 ps,比含T型腔MIM波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有更好的光時(shí)延特性。研究結(jié)果表明,含正交矩形腔MIM波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以在納米尺度上控制光的傳播,為等離子納米器件集成提供了理論參考。
【學(xué)位單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O441.3
【部分圖文】：

使得光通信器件不能順利實(shí)現(xiàn)微型化和高密度集此，納米光子學(xué)便應(yīng)運(yùn)而生。一個(gè)發(fā)展十分迅速的交叉學(xué)科，它主要研究在突破光學(xué)用，在亞波長(zhǎng)尺度的光控制、亞波長(zhǎng)孔徑的光透射增強(qiáng)元簡(jiǎn)介(SPPs)指的是金屬和電介質(zhì)分界面上傳播的一種元激發(fā)(金屬表面自由電子集體共振的相互耦合。SPPs 能夠沿著)，使得亞波長(zhǎng)納米尺度的光調(diào)控得以實(shí)現(xiàn)。SPPs 在亞衍射極限[1-2]，并且有很長(zhǎng)的傳輸距離，它的這些特點(diǎn)在重要應(yīng)用價(jià)值[3-7]。

圖 1.2 SPPs 的兩種激發(fā)模式：Otto 結(jié)構(gòu)和 Kretschmann 結(jié)構(gòu)[19-20]此時(shí) SPPs 的特性已被研究發(fā)現(xiàn)，但它仍是一個(gè)孤立的學(xué)說。直到 1970 年 Uwr Zacharias 兩位科學(xué)家進(jìn)行了一次比較 Au 和 Ag 納米顆粒的電光特性試驗(yàn)，并 的理論來解釋金屬納米顆粒的光學(xué)性質(zhì)，才第一次確立了 SPPs 與金屬納米顆之間的關(guān)系[21]。1974 年，金屬光學(xué)領(lǐng)域取得一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)，Martin Fleischman察到位于粗糙的 Ag 薄膜表面附近的吡啶分子的拉曼散射增強(qiáng)現(xiàn)象[22]。雖然這未被證實(shí)，但正是這些發(fā)現(xiàn)為 SPPs 的蓬勃發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。面等離激元的研究現(xiàn)狀著二十一世紀(jì)的到來，由于 SPPs 可以解決納米尺度光場(chǎng)控制問題的重要性急究學(xué)者對(duì)表面等離激元光學(xué)(surfaceplasmon optics)逐漸從基礎(chǔ)研究向應(yīng)用研究研制成功的隧道掃描顯微鏡和 1984 年研制成功的近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡使得在

學(xué)便成為研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)。1998 年提在緊鄰記錄層的位置放置一個(gè)非線性光學(xué)掩膜層利用這種先進(jìn)的近場(chǎng)結(jié)構(gòu)，日本東京電氣化學(xué)系統(tǒng)分辨率三分之一的光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，super-REN。通過 super-RENS 光盤及其衍生技術(shù)、Ag 納米學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起著重要作用，這項(xiàng)理論成果也為持。出了一種金屬膜傳輸?shù)氖`光模式，其中金屬膜構(gòu)剖面如圖 1.3 所示）。由于這種結(jié)構(gòu)融合了一器件，這些無源器件包括：直波導(dǎo)、彎曲波導(dǎo)、馬赫-曾德爾干涉儀[34]和布拉格光柵。通過對(duì)以實(shí)現(xiàn)更多高質(zhì)量器件的制備。

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本文編號(hào)：2814987