發(fā)布時間：2019-04-12 10:33

【摘要】：本論文系統(tǒng)研究了由兩個異種手征雕塑薄膜間的平坦界面引導(dǎo)的Dyakonov-Tamm表面電磁波的產(chǎn)生條件和傳播特性。Dyakonov-Tamm表面電磁波是一種新型的表面電磁波,在光傳感和光波導(dǎo)等領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用前景。 利用手征雕塑薄膜結(jié)構(gòu)和形貌的五個影響因素,即納米線相對于螺旋軸的取向、結(jié)構(gòu)手性、結(jié)構(gòu)周期、氣相沉積入射角,以及材料種類,設(shè)計了六種用以引導(dǎo)Dyakonov-Tamm表面電磁波的異種手征雕塑薄膜界面：中心扭轉(zhuǎn)的手征雕塑薄膜缺陷界面、不同手性的手征雕塑薄膜界面、不同周期的手征雕塑薄膜界面、不同氣相沉積入射角制備的手征雕塑薄膜界面、不同材料的手征雕塑薄膜界面,以及五個不同影響因素組合的手征雕塑薄膜界面。 根據(jù)Maxwell方程組和Floquet-Lyapunov定理,建立了異種手征雕塑薄膜界面引導(dǎo)的Dyakonov-Tamm表面電磁波傳播的色散方程,采用搜尋迭代法、二分迭代法,以及Newton-Raphson迭代法計算了色散方程相對波數(shù)κ/κ0的實數(shù)解。利用歸一法,分析了色散方程實數(shù)解所對應(yīng)的電場和磁場的空間分布,通過衰減系數(shù)exp(-u1)、exp(-u2)、exp(-v1)和exp(-v2),表征了異種手征雕塑薄膜界面引導(dǎo)的Dyakonov-Tamm表面電磁波的局域化程度。 Dyakonov-Tamm表面電磁波色散方程相對波數(shù)κ/κ0實數(shù)解的計算結(jié)果表明,中心扭轉(zhuǎn)的手征雕塑薄膜缺陷界面和不同手性的手征雕塑薄膜界面,取向偏轉(zhuǎn)角度不同,可以引導(dǎo)2種或3種不同相位速度和局域化程度的Dyakonov-Tamm表面電磁波；不同氣相沉積入射角制備的手征雕塑薄膜界面,只有當(dāng)入射角顯著不同時,才可以引導(dǎo)1種或2種不同相位速度和局域化程度的Dyakonov-Tamm表面電磁波；不同周期的手征雕塑薄膜界面和不同材料的手征雕塑薄膜界面,只有當(dāng)周期和材料介電性能顯著不同時,才可以在特定的取向偏轉(zhuǎn)角度范圍內(nèi)引導(dǎo)1種Dyakonov-Tamm表面電磁波；不同影響因素組合的手征雕塑薄膜界面,也只可以引導(dǎo)1種Dyakonov-Tamm表面電磁波。 電場和磁場的空間分布以及局域化程度的分析表明,所有異種手征雕塑薄膜界面引導(dǎo)的Dyakonov-Tamm表面電磁波均不同程度的局限于界面上,最大的衰減作用可將Dyakonov-Tamm表面電磁波局限于界面兩側(cè)2個結(jié)構(gòu)周期以內(nèi)。中心扭轉(zhuǎn)的手征雕塑薄膜缺陷界面和不同手性的手征雕塑薄膜界面,界面兩側(cè)手征雕塑薄膜的介電常數(shù)張量差別較小,導(dǎo)致界面兩側(cè)電場和磁場的空間分布,以及局域化程度相似；不同周期的手征雕塑薄膜界面、不同氣相沉積入射角制備的手征雕塑薄膜界面、不同材料的手征雕塑薄膜界面,以及不同影響因素組合的手征雕塑薄膜界面,界面兩側(cè)手征雕塑薄膜的介電常數(shù)張量差別較大,導(dǎo)致界面兩側(cè)電場和磁場的空間分布,以及局域化程度顯著不同。
[Abstract]:In this paper, the generation conditions and propagation characteristics of Dyakonov-Tamm surface electromagnetic wave guided by the flat interface between two different chiral sculpture films are systematically studied. The Dyakonov-Tamm surface electromagnetic wave is a new type of surface electromagnetic wave. It has important potential application prospects in optical sensing and optical waveguide fields. Five factors affecting the structure and morphology of chiral sculpture films, such as the orientation of nanowires relative to the helical axis, the chirality of the structure, the structure period, the incident angle of gas deposition, and the types of materials, were used. Six kinds of different chiral sculpture film interfaces used to guide the electromagnetic wave on the surface of Dyakonov-Tamm are designed: the center torsion chiral sculpture film defect interface, different chiral sculpture film interface, and different period chiral sculpture film interface. The chiral sculpture film interface prepared by different incident angles of vapor deposition, the chiral sculpture film interface of different materials, and the chiral sculpture film interface of the combination of five different influencing factors. According to the Maxwell equations and Floquet-Lyapunov theorem, the dispersion equation of electromagnetic wave propagation on the Dyakonov-Tamm surface guided by the interface of heterogeneous chiral sculpture film is established. The search iteration method and the dichotomy iteration method are used. And the Newton-Raphson iterative method is used to calculate the real solutions of the dispersion equation with respect to the relative wave number 魏 / 魏 0. By using the normalization method, the spatial distribution of electric and magnetic fields corresponding to the real solution of the dispersion equation is analyzed. The attenuation coefficients exp (- u _ 1), exp (- u _ 2), exp (- v _ 1) and exp (- v _ 2) are used. The localization degree of Dyakonov-Tamm surface electromagnetic wave guided by the interface of heterogeneous chiral sculpture film was characterized. The calculation results of the relative wave number 魏 / 魏 0 real solution of the electromagnetic wave dispersion equation on the surface of Dyakonov-Tamm show that the center torsion of chiral sculpture film defect interface and different chiral sculpture film interface have different orientation deflection angle. Two or three kinds of Dyakonov-Tamm surface electromagnetic waves with different phase velocity and localization degree can be guided. Only when the incident angles are significantly different, one or two kinds of Dyakonov-Tamm surface electromagnetic waves with different phase velocities and localizations can be guided at the interface of chiral sculpture films prepared by different incident angles. The different periods of chiral sculpture film interface and different materials of chiral sculpture film interface, only when the period and dielectric properties of the material are significantly different, can guide a specific orientation deflection angle within the range of a Dyakonov-Tamm surface electromagnetic wave; The mobile sculpture film interface with different influence factors can only guide one kind of electromagnetic wave on the surface of Dyakonov-Tamm. The spatial distribution of electric and magnetic fields and the degree of localization show that the electromagnetic waves on the Dyakonov-Tamm surface guided by the interface of all different chiral sculpture films are limited to different degrees. The maximum attenuation can limit the electromagnetic wave on the Dyakonov-Tamm surface to two structural periods on both sides of the interface. The center twisted chiral sculpture film defect interface and different chiral sculpture film interface, on both sides of the interface the dielectric constant of the chiral sculpture film Zhang Liang difference is small, resulting in the spatial distribution of electric and magnetic fields on both sides of the interface. And the degree of localization is similar; The mobile sculpture film interface with different periods, the chiral sculpture film interface prepared by different vapor deposition incident angles, the chiral sculpture film interface with different materials, and the chiral sculpture film interface with different influence factors. The dielectric constant Zhang Liang of the chiral sculpture film on both sides of the interface differs greatly, resulting in the spatial distribution of electric and magnetic fields on both sides of the interface, as well as the degree of localization of the film.
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TB383.2

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2456935