法諾共振自從被發(fā)現(xiàn)其具有不對稱的共振譜線以來,成為新型共振效應(yīng)的研究熱點。法諾共振來源于結(jié)構(gòu)中所支持的處于連續(xù)態(tài)的超輻射亮模式和處于分立態(tài)的亞輻射暗模式之間的耦合干涉。由于法諾共振具有極窄的共振峰谷間距、強大的近場增強能力、超高的靈敏度和品質(zhì)因數(shù)等優(yōu)點,其對生物傳感、表面增強拉曼散射、非線性光學(xué)等多方面領(lǐng)域有著極大的潛在應(yīng)用價值。本文圍繞利用全內(nèi)反射原理在微結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)具有超高品質(zhì)因子的法諾共振或多重法諾共振這一問題,設(shè)計了兩種簡單、可靈活操控的光學(xué)結(jié)構(gòu),數(shù)值計算了相對應(yīng)的光學(xué)響應(yīng)譜圖,并分析了結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生法諾共振的物理機理。系統(tǒng)研究了微結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)、以及入射光波長對結(jié)構(gòu)光學(xué)響應(yīng)的調(diào)制作用。本論文的主要研究內(nèi)容如下:1.設(shè)計了一個二維材料耦合光波導(dǎo)的全內(nèi)反射結(jié)構(gòu):使用棱鏡全內(nèi)反射效應(yīng)激發(fā)出結(jié)構(gòu)中的兩個波導(dǎo)模,通過引入二硫化鉬和石墨烯這兩種二維材料,使得兩個導(dǎo)模分別呈現(xiàn)出一寬一窄的共振,從而耦合后可以實現(xiàn)譜線精細且不對稱的法諾共振的激發(fā)。通過數(shù)值計算來解釋并證明法諾共振的形成。此外,通過改變結(jié)構(gòu)參數(shù)還實現(xiàn)了對法諾共振的調(diào)制作用。我們還分析了結(jié)構(gòu)在傳感應(yīng)用方面最重要的兩個參數(shù)靈敏度和品質(zhì)因子...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 表面等離激元概述
    1.2 法諾共振概述
        1.2.1 法諾共振的發(fā)現(xiàn)
        1.2.2 法諾共振的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本論文的主要工作內(nèi)容
第二章 法諾機理及理論研究方法
    2.1 法諾共振(Fano Resonance)
        2.1.1 法諾共振的產(chǎn)生機理
        2.1.2 產(chǎn)生法諾共振的途徑
        2.1.3 法諾共振的應(yīng)用
    2.2 全內(nèi)反射和倏逝波基本理論
        2.2.1 全內(nèi)反射
        2.2.2 倏逝波的理論基礎(chǔ)
    2.3 光與亞波長結(jié)構(gòu)相互作用的數(shù)值計算方法
        2.3.1 時域有限差分法(FDTD)
        2.3.2 嚴格耦合波分析法(RCWA)
        2.3.3 傳輸矩陣法(TMM)
        2.3.4 有限元法(FEM)
第三章 二維材料耦合光波導(dǎo)的法諾共振研究
    3.1 結(jié)構(gòu)模型設(shè)計
    3.2 計算結(jié)果與分析
        3.2.1 結(jié)構(gòu)的光學(xué)響應(yīng)結(jié)果與分析
        3.2.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對法諾共振的影響
        3.2.3 結(jié)構(gòu)的傳感性能分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 1D-PhCs耦合等離激元系統(tǒng)在近紅外波段的多重法諾共振
    4.1 結(jié)構(gòu)模型設(shè)計
    4.2 計算結(jié)果與分析
        4.2.1 結(jié)構(gòu)的光學(xué)響應(yīng)結(jié)果與分析
        4.2.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對多重法諾共振的影響
    4.3 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介



本文編號：3847747