本文關(guān)鍵詞：基于Kerr效應(yīng)的表面等離激元調(diào)控研究

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【摘要】：表面等離激元是束縛在金屬-介質(zhì)界面上的自由電子集體振蕩與電磁波的耦合模式的元激發(fā)。利用表面等離激元的亞波長界面束縛特性,可以設(shè)計(jì)突破傳統(tǒng)光學(xué)衍射極限的納米光學(xué)器件,這為高集成度光學(xué)芯片的實(shí)現(xiàn)提供了可能。表面等離激元的性質(zhì)強(qiáng)烈地依賴于金屬納米結(jié)構(gòu)的形貌、尺寸以及周圍的介質(zhì)環(huán)境,這既為超靈敏生物檢測器和傳感器的開發(fā)敞開了大門,也為微納尺度上光學(xué)器件的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。圍繞表面等離激元的亞波長界面束縛性及局域電磁場增強(qiáng)特性,本論文在理論上研究了Kerr效應(yīng)對表面等離激元的調(diào)控,并設(shè)計(jì)出基于表面等離激元的微納聚光器、微納偏振濾波器和微納多通道帶通濾波器。研究內(nèi)容包含四個(gè)部分：1、基于Kretschmann結(jié)構(gòu)的可調(diào)控聚光器的設(shè)計(jì)。Kretschmann結(jié)構(gòu)中所激發(fā)的表面等離激元可以誘導(dǎo)Kerr效應(yīng)產(chǎn)生光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)。在這樣的結(jié)構(gòu)中引入聚焦結(jié)構(gòu)后,聚焦光斑尺寸以及焦深都將受到入射光強(qiáng)的雙穩(wěn)態(tài)調(diào)控(焦距不變),且它們都在亞波長的尺度范圍內(nèi)。2、基于銀納米孔陣列的偏振濾波器的設(shè)計(jì)。表面等離激元模式依賴于波導(dǎo)的尺寸和介電常數(shù)。據(jù)此,在特殊的銀納米孔陣列中填充Kerr介質(zhì)段后,輸出光將受入射光強(qiáng)調(diào)控且偏振方向固定。該部分還分析了當(dāng)納米孔中表面等離激元誘導(dǎo)介質(zhì)產(chǎn)生Kerr效應(yīng)時(shí),輸出光強(qiáng)度受入射光強(qiáng)度雙穩(wěn)態(tài)調(diào)控的機(jī)制。3、基于MIM波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的多通道帶通濾波器的設(shè)計(jì)。在MIM波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中引入三個(gè)級(jí)聯(lián)介質(zhì)腔,讓各腔的中表面等離激元模式產(chǎn)生相互作用,從而形成新的聯(lián)合共振模式,透射譜中的自由光譜范圍(FSR)也因此而減小。隨著級(jí)聯(lián)腔內(nèi)Kerr效應(yīng)的產(chǎn)生,輸出共振波長將受到入射光強(qiáng)調(diào)控,這將使濾波器的應(yīng)用更加靈活。4、低維金屬納米結(jié)構(gòu)的制備。通過溶膠凝膠法合成出-些形貌和尺寸都比較均勻的低維金屬納米結(jié)構(gòu)。這些低維納米結(jié)構(gòu)具有晶體結(jié)構(gòu)良好、缺陷較少、表面粗糙度很低等優(yōu)點(diǎn),是研究表面等離激元的理想實(shí)驗(yàn)載體。
【關(guān)鍵詞】：表面等離激元 Kerr效應(yīng) 光學(xué)雙穩(wěn)態(tài) 低維納米結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN713;TG111
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 引言10-11
• 1.2 表面等離激元的發(fā)展11-12
• 1.3 金屬的光學(xué)性質(zhì)12-17
• 1.4 納米結(jié)構(gòu)中的表面等離激元17-19
• 1.5 表面等離激元的信息領(lǐng)域的應(yīng)用19-21
• 1.6 表面等離激元誘導(dǎo)的非線性效應(yīng)21-24
• 1.7 本論文的主要內(nèi)容24-26
• 第二章 基于Kretschmann結(jié)構(gòu)的聚光器26-46
• 2.1 引言26-27
• 2.2 Kretschmann結(jié)構(gòu)中表面等離激元的激發(fā)27-31
• 2.3 Kretschmann結(jié)構(gòu)中光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)的形成31-36
• 2.4 基于Kretschmann結(jié)構(gòu)的可調(diào)控聚光器36-42
• 2.5 聚焦結(jié)構(gòu)中參數(shù)的討論42-43
• 2.6 本章小結(jié)43-46
• 第三章 基于納米孔陣列的偏振濾波器46-62
• 3.1 介質(zhì)折射率對諧振腔輸出模式的調(diào)控46-49
• 3.2 動(dòng)態(tài)可調(diào)節(jié)偏振濾波器設(shè)計(jì)49-53
• 3.3 填充Kerr介質(zhì)的表面等離激元諧振腔的輸出特性53-61
• 3.4 本章小結(jié)61-62
• 第四章 基于MIM波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的多通道濾波器62-78
• 4.1 引言62-63
• 4.2 金屬-絕緣體介質(zhì)-金屬(MIM)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的模式63-68
• 4.3 周期性級(jí)聯(lián)腔帶通濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與輸出特性68-69
• 4.4 級(jí)聯(lián)腔的輸出模式分析69-74
• 4.5 級(jí)聯(lián)腔中介質(zhì)折射率對濾波器輸出特性的影響74-77
• 4.6 本章小結(jié)77-78
• 第五章 低維金屬納米結(jié)構(gòu)的制備78-92
• 5.1 引言78-79
• 5.2 金(Au)納米顆粒的制備79-80
• 5.3 金(Au)納米顆粒上包裹介質(zhì)的制備及其表面修飾80-85
• 5.4 金(Au)納米棒的制備85-86
• 5.5 銀(Ag)納米立方體的制備86-88
• 5.6 銀(Ag)納米線的制備88-89
• 5.7 銀納米線上包裹氧化鋅(Ag@ZnO)的制備89-90
• 5.8 本章小結(jié)90-92
• 第六章 總結(jié)與展望92-94
• 6.1 主要的結(jié)論92-93
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)93
• 6.3 展望93-94
• 參考文獻(xiàn)94-108
• 致謝108-110
• 作者攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄110

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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3 梁二軍;范春珍;王俊俏;劉曉e，

本文編號(hào)：594626