表面等離極化激元(surface plasmon polaritons,SPPs)是入射光與金屬表面的自由電子相互作用而產(chǎn)生的一種集體震蕩形式。當(dāng)入射光與金屬表面的自由電子兩者頻率一致時,電磁場能量能被很好地局域在金屬表面,使得入射光與物質(zhì)之間的相互作用增強(qiáng)。因此,利用這種特殊的光學(xué)性質(zhì),可為新型光學(xué)傳感器的設(shè)計(jì)開辟一條新的道路。金屬-介質(zhì)-金屬(Metal-Insulator-Metal,MIM)波導(dǎo)是一種典型的表面等離子體波導(dǎo),結(jié)合SPPs的特性可以實(shí)現(xiàn)光子在亞波長尺寸的操控。本文以表面等離子體MIM波導(dǎo)為傳感結(jié)構(gòu),以Fano共振效應(yīng)為傳感基礎(chǔ),探究了從單邊耦合諧振腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)到雙邊耦合諧振腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu),從單Fano共振效應(yīng)到多重獨(dú)立可調(diào)諧Fano共振效應(yīng)。本文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面:首先,從表面等離子體的基礎(chǔ)理論入手,學(xué)習(xí)了其基本性質(zhì)和理論研究方法。在此基礎(chǔ)上,闡述了表面等離子體MIM波導(dǎo)耦合諧振腔機(jī)制和Fano共振原理,構(gòu)建出含金屬擋板的MIM波導(dǎo)耦合矩形諧振腔Fano共振傳感結(jié)構(gòu)。采用耦合模理論分析其結(jié)構(gòu)的Fano共振形成過程,運(yùn)用基于有限元法的COMSOL軟件進(jìn)行數(shù)值模擬仿...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 表面等離子概述
        1.2.1 表面等離子體的概念
        1.2.2 表面等離極化激元的激發(fā)方式
        1.2.3 表面等離極化激元的主要應(yīng)用
    1.3 Fano共振原理
    1.4 表面等離子體技術(shù)的發(fā)展與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 表面等離子體技術(shù)的發(fā)展
        1.4.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀分析
    1.5 課題來源與論文主要工作
第2章 MIM波導(dǎo)基本理論知識與數(shù)值模擬分析方法
    2.1 金屬的Drude模型
    2.2 金屬-介質(zhì)交界面處SPPs的基本性質(zhì)
    2.3 MIM波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中SPPs的基本性質(zhì)
    2.4 表面等離子的計(jì)算方法
    2.5 本章小結(jié)
第3章 表面等離子體MIM波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的Fano共振特性研究
    3.1 建模與理論分析
        3.1.1 理論建模
        3.1.2 理論分析
    3.2 耦合諧振腔對Fano共振的影響分析
    3.3 結(jié)構(gòu)傳感特性分析
        3.3.1 耦合諧振腔對傳感特性的研究
        3.3.2 耦合間距g對結(jié)構(gòu)傳感特性的影響
    3.4 結(jié)構(gòu)傳感特性分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 含金屬擋板的MIM波導(dǎo)耦合T型腔雙重Fano共振傳感特性研究
    4.1 理論建模與數(shù)學(xué)分析
        4.1.1 理論模型
        4.1.2 理論分析
    4.2 T型結(jié)構(gòu)參數(shù)影響分析
    4.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)對傳感特性的影響分析
        4.3.1 耦合間距g對傳感性能的影響
        4.3.2 寬度l₁對傳感性能的影響
        4.3.3 高度h₁對傳感性能的影響
    4.4 結(jié)構(gòu)傳感特性分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 含雙邊耦合腔結(jié)構(gòu)的多重獨(dú)立可調(diào)諧Fano共振特性研究
    5.1 雙邊耦合結(jié)構(gòu)理論模型
        5.1.1 三重Fano共振理論模型
        5.1.2 四重Fano共振理論模型
    5.2 雙邊耦合結(jié)構(gòu)多重Fano共振形成及特性分析
        5.2.1 上T型腔結(jié)構(gòu)參數(shù)對Fano共振峰的影響
        5.2.2 下T型腔結(jié)構(gòu)參數(shù)對Fano共振峰的影響
    5.3 雙邊耦合結(jié)構(gòu)傳感特性分析與應(yīng)用
        5.3.1 結(jié)構(gòu)傳感特性分析
        5.3.2 多重Fano共振的應(yīng)用
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝
作者簡介



本文編號：3751402