在過去的十幾年中,Fano共振作為一個重要方面在等離子體領域中出現(xiàn),并吸引了大量的研究人員設計各種納米等離激元結構以產(chǎn)生Fano共振。這是因為表面等離激元極化（SPPs）能夠克服衍射極限,并在深度亞波長尺度下局域光場。人們發(fā)現(xiàn),Fano共振在生化傳感、光譜學及非線性光學的領域有很大優(yōu)勢,所以對Fano共振的研究變得越來越重要并獲得了相關科研人員更多的關注。在設計產(chǎn)生Fano共振的這些納米結構中,由于金屬-絕緣體-金屬（MIM）波導結構簡單且緊湊,所以它更適用于高度集成的光學回路。人們基于MIM波導結構設計出來許多器件,如分束器、傳感器、光開關及慢光裝置等等。因此,對于MIM波導-腔耦合系統(tǒng)中的響應線型及物理機制的研究是非常重要的。這可以為設計具有復合功能的等離激元器件及提高它們的性能提供理論上的指導。本文主要的研究內容與創(chuàng)新點如下:1.從經(jīng)典的Maxwell方程出發(fā),討論了單一界面及多層金屬/介質界面中表面等離激元的基本原理。隨后,研究了本論文中常用的兩種重要的理論模型:散射矩陣理論（SMT）和耦合模理論（CMT）。詳細介紹了散射矩陣中的矩陣元之間的關系,并給出了部分透射系統(tǒng)的散射矩陣... 

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 表面等離激元簡介
    1.2 Fano共振簡介
    1.3 等離激元納米團簇中的Fano共振
    1.4 側面耦合波導-諧振腔系統(tǒng)中的Fano共振
    1.5 對稱破缺結構中的Fano共振
    1.6 量子發(fā)射器與等離激元諧振腔耦合系統(tǒng)中的Fano共振
    1.7 基于Fano共振的光開關
        1.7.1 Kerr非線性光開關
        1.7.2 等離激元-原子耦合系統(tǒng)中的光開關
    1.8 本文的研究內容
第二章 表面等離激元波導-腔耦合系統(tǒng)的基礎理論
    2.1 表面等離激元的基本原理
        2.1.1 波動方程
        2.1.2 金屬/介質單一界面上的SPPs
        2.1.3 多層體系中的SPPs
        2.1.4 波導中波的正交性、能量和功率
    2.2 耦合模理論
        2.2.1 單出口波導-諧振腔系統(tǒng)
        2.2.2 兩出口波導-諧振腔系統(tǒng)
    2.3 散射矩陣理論
        2.3.1 互易原理
        2.3.2 散射矩陣
        2.3.3 散射矩陣的性質
        2.3.4 部分透射的反射系統(tǒng)的散射矩陣
    2.4 本章小結
第三章 基于Fano共振的等離激元齒形波導濾波器
    3.1 引言
    3.2 單邊單齒形濾波器
    3.3 單邊雙齒形濾波器
    3.4 單邊多齒形濾波器
    3.5 雙邊對稱多齒形濾波器
    3.6 本章小結
第四章 矩形等離激元諧振腔系統(tǒng)中的Fano共振
    4.1 引言
    4.2 基于多模干涉的三Fano共振
        4.2.1 結構描述
        4.2.2 MICMT分析
        4.2.3 仿真結果及討論
    4.3 本章小結
第五章 圓形等離激元諧振腔系統(tǒng)中的Fano共振
    5.1 引言
    5.2 非貫通耦合系統(tǒng)的透射響應
    5.3 波導與圓形腔貫通耦合系統(tǒng)中的Fano共振
        5.3.1 結構描述
        5.3.2 MICMT分析
        5.3.3 基于MICMT的可調諧Fano共振
    5.4 本章小結
第六章 等離激元諧振腔與量子發(fā)射器耦合系統(tǒng)
    6.1 引言
    6.2 結構及場分布
    6.3 弱激發(fā)極限
    6.4 非弱激發(fā)極限
    6.5 本章小結
第七章 總結與展望
    7.1 研究內容總結
    7.2 展望
參考文獻
致謝
作者攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄



本文編號：3699552