表面等離子體波導(dǎo)光傳播調(diào)控技術(shù)研究.pdf

1、為適應(yīng)集成光學(xué)的發(fā)展，具有新穎物理效應(yīng)的納米結(jié)構(gòu)光子集成元器件是當(dāng)今光學(xué)領(lǐng)域前沿和熱點研究課題。表面等離子體結(jié)構(gòu)和器件在調(diào)控光的傳播和實現(xiàn)新型光子器件的高度集成的納米方面提供了一個好的解決方案而得到人們的廣泛關(guān)注。國際上對基于表面等離子體的光調(diào)控進行了深入研究，包括類電磁誘導(dǎo)透明、非線性效應(yīng)增強、表面等離子體共振傳感器等等。這些研究中，入射光的偏振敏感性、表面粗糙度的影響、工作帶寬較窄等問題還需要解決?；诖?，本論文針對表面等離子體波導(dǎo)

2、中光傳播調(diào)控問題進行了以下幾方面的研究：
　　1．表面等離子體偏振無關(guān)的類電磁誘導(dǎo)透明研究
　　人們在基于表面等離子體的耦合系統(tǒng)中獲得了全光類電磁誘導(dǎo)透明，其透明機制包括兩個方面，第一種機制可以理解為是分別由兩個表面等離子體“原子”所支持的“激發(fā)態(tài)”和“暗態(tài)”之間耦合，另一種機制是基于非對稱結(jié)構(gòu)所支持的“陷?！奔ぐl(fā)。兩種機制形成的類電磁誘導(dǎo)透明都是偏振相關(guān)的。本論文構(gòu)建了一個由二維交叉條金屬光子晶體和介質(zhì)光子晶體組成的耦合系

3、統(tǒng)，獲得了類電磁誘導(dǎo)透明，由于其具有幾何對稱特性，數(shù)值仿真得到其具有偏振無關(guān)特性，且透射譜的一個共振峰對背景材料非常敏感，這個特性可以用于光傳感器。
　　2．表面等離子體增強硅波導(dǎo)非線性效應(yīng)研究
　　數(shù)值仿真表明，利用金屬光柵可以在寬波長范圍里增強硅波導(dǎo)的非線性效應(yīng)，硅波導(dǎo)光學(xué)四波混頻信號的增強因子與位置有關(guān)。選擇合適結(jié)構(gòu)參數(shù)時，信號局部增強因子可以達到10400。更重要的是，由四波混頻過程產(chǎn)生的、具有相同局部增強因子的閑頻

4、光信號波長可以在很寬波長范圍里動態(tài)調(diào)諧。
　　3．表面等離子體完美吸收研究
　　金屬本征損耗的存在阻礙了大多數(shù)亞波長表面等離子體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，但是完美吸收概念的提出將金屬損耗這一不足變成優(yōu)點，可加用來進行其他方面的研究，光吸收器就是其中一種。論文設(shè)計了一個表面等離子體雙頻帶完美吸收器，數(shù)值計算說明當(dāng)吸收器放置在空氣中時，在1565nm和1998nm波長附近得到了吸收率分別為99.93％和99.86%的雙頻帶近乎完美吸收。

5、>　　4．局域表面等離子體共振傳感器研究
　　眾所周知，當(dāng)金屬顆粒附近的電子集體振蕩與入射電磁場相互作用時將產(chǎn)生局域表面等離子體共振（Localized Surface Plasmon Resonance，LSPR）。而這樣的LSPR主要依賴納米結(jié)構(gòu)的形狀、材料、尺寸及周圍的介電常數(shù)。LSPR對納米結(jié)構(gòu)周圍介電常數(shù)的依賴關(guān)系使得它們在折射率光學(xué)傳感器應(yīng)用方面具有吸引力。基于此，本論文設(shè)計了兩個局域表面等離子體共振傳感器結(jié)構(gòu)。一個是