微納結(jié)構(gòu)中表面等離激元的能帶研究.pdf

1、微納結(jié)構(gòu)中的表面等離激元(Surface Plasmon Polaritons,SPP)具有非常獨特的光學特性，可以廣泛應用于光存儲、光激發(fā)、生物醫(yī)學以及光子芯片等領(lǐng)域。對SPP在微納結(jié)構(gòu)中電磁行為的深入了解是設(shè)計和應用微納光子器件的基礎(chǔ)，而SPP能帶色散關(guān)系是理解和分析其傳播特性的重要手段。本文主要討論了金屬微納結(jié)構(gòu)中表面等離激元共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）能帶的計算方法，并對一些典型微納結(jié)構(gòu)的能

2、帶進行計算分析，論文主要工作如下：
　　1.簡要介紹了表面等離激元的基本理論和能帶的相關(guān)理論，給出了目前常用的能帶計算方法，重點討論了FDTD法計算微納結(jié)構(gòu)能帶的具體方案和步驟。
　　2.計算分析了平面多層膜結(jié)構(gòu)的色散曲線，首先計算了介質(zhì)-金屬單一界面上SPP的色散曲線，然后計算了介質(zhì)-金屬-介質(zhì)膜系（對稱IMI和非對稱I1MI2）的色散曲線,結(jié)果表明：
　　1）在IMI結(jié)構(gòu)中，金屬膜較薄時，上下表面SPP發(fā)生耦合，導

3、致色散曲線分裂成對稱模式ω-和反對稱模式ω+；金屬膜較厚時，色散曲線簡并。
　　2）在I1MI2結(jié)構(gòu)中，金屬膜較薄時，上下表面SPP也發(fā)生耦合，但與對稱IMI結(jié)構(gòu)不同，只存在對稱模式ω-；金屬膜較厚時，上下表面SPP不發(fā)生耦合，色散曲線出現(xiàn)兩條，分別對應I1M和MI2的界面上的色散關(guān)系。
　　3.計算了透射式和反射式兩類亞波長光柵的能帶結(jié)構(gòu)，據(jù)此分析了引起光柵異常透射和反射的原因，結(jié)果表明：
　　1)在透射光柵中，異常