納米光學(xué)天線的理論與應(yīng)用研究.pdf

1、納米光學(xué)天線雖然是傳統(tǒng)射頻微波天線在光頻段的對(duì)應(yīng)物，但其物理特性和標(biāo)度行為卻與傳統(tǒng)天線有著很大的不同。例如，納米光學(xué)天線利用金屬結(jié)構(gòu)中表面等離激元特有的光學(xué)特性，可以在光波段范圍內(nèi)對(duì)傳播場(chǎng)與局域場(chǎng)（隱失場(chǎng)）進(jìn)行有效的相互轉(zhuǎn)換。此外，納米光學(xué)天線在新型光源、高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、光刻、太陽能電池、光學(xué)顯微鏡及拉曼散射等領(lǐng)域的應(yīng)用前景都相當(dāng)廣泛。在納米光學(xué)天線的研究中，由于需要在亞波長尺度實(shí)現(xiàn)光波的轉(zhuǎn)換和增強(qiáng)，所以對(duì)其結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)和性能的優(yōu)化始

2、終是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。本文針對(duì)納米光學(xué)天線的物理特性及應(yīng)用，主要從以下三個(gè)方面展開了研究：
　　1）基于表面等離激元的物理學(xué)，對(duì)偶極子源與納米光學(xué)天線的系統(tǒng)理論進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并對(duì)球形和橢球形兩種天線的珀賽爾因子以及效率這兩個(gè)極為重要的物理量進(jìn)行了研究，研究它們對(duì)偶極子源與天線之間的距離、天線半徑以及入射光波長的依賴關(guān)系，計(jì)算出了不同金屬在不同光波段下的介電常數(shù)，并使用Matlab對(duì)推導(dǎo)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。此外，還研究了不同材料下的球形

3、納米光學(xué)天線物理特性。
　　2）采用時(shí)域有限差分法（FDTD），對(duì)工作于可見光和近紅外光波段的偶極納米光學(xué)天線的形狀和尺寸進(jìn)行研究，并且使用軟件FDTD Solutions仿真了特殊結(jié)構(gòu)的偶極天線，獲得天線的珀賽爾因子和效率隨入射光波長的變化規(guī)律，其中主要對(duì)偶極天線的尺寸，電偶極子源的位置等方面對(duì)天線特性的影響進(jìn)行了仿真分析；然后增加天線階數(shù)，逐漸過渡到蝶形天線，并對(duì)蝶形天線尖端角度的變化對(duì)天線特性的影響進(jìn)行了介紹。通過對(duì)比分析，