表面等離子體波分束強度特性研究.pdf

1、隨著高精度納米加工技術(shù)和集成光學(xué)的不斷發(fā)展,光學(xué)元器件的微型化尺寸已經(jīng)接近光學(xué)衍射極限。設(shè)計并制備高效的納米光耦合器、納米光波導(dǎo)等基本納米光子器件是實現(xiàn)納米全光集成的關(guān)鍵技術(shù)，基于表面等離子體(Surface Plasmons,SPs)的納米光子器件被認(rèn)為是最有希望實現(xiàn)納米全光集成回路的基礎(chǔ),也是目前國際上的研究熱點。分束器件作為光通信、傳感等領(lǐng)域的重要基本元件之一，本文主要研究了基于SPs干涉和T型共振波導(dǎo)的分束器件的分束機理及結(jié)構(gòu)參

2、數(shù)對SPs分束的影響。
　　本文首先介紹了表面等離子體亞波長光學(xué)的形成和發(fā)展，表面等離子體的近場特性，對比分析了SPs的幾種激發(fā)方式，總結(jié)了表面等離子體光學(xué)的應(yīng)用。從Maxwell方程組出發(fā)，推導(dǎo)SPs的色散關(guān)系，介紹了SPs相關(guān)的幾個特征長度參數(shù)。利用二階Lorentz色散模型對傳統(tǒng)FDTD(Finite Difference Time Domain Method，F(xiàn)DTD)進(jìn)行改進(jìn)，實現(xiàn)了模擬金屬和各向異性介質(zhì)色散的FDTD算

3、法?；贔DTD數(shù)值模擬亞波長金屬雙縫結(jié)構(gòu)的SPs激發(fā)、SPs干涉及SPs分束現(xiàn)象。結(jié)合光學(xué)干涉理論及表面等離子體的傳輸方程設(shè)計雙縫結(jié)構(gòu)參數(shù)，系統(tǒng)討論了金屬狹縫的寬度、薄膜的厚度、填充介質(zhì)的介電常數(shù)對SPs分束的影響，并分析了理論設(shè)計與數(shù)值模擬結(jié)果產(chǎn)生偏差的原因。進(jìn)一步研究了復(fù)合液晶材料的雙狹縫結(jié)構(gòu)動態(tài)調(diào)控SPs分束的物理過程，分析討論其可能的潛在應(yīng)用。研究了T型金屬-絕緣體-金屬(T-shaped Metal-Insulator-Me