金屬—介質(zhì)—金屬亞波長波導(dǎo)結(jié)構(gòu)光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、表面等離子體激元(surface plasmon polaritons，SPPs)是一種沿著導(dǎo)體表面?zhèn)鞑サ牟?，是局域在金屬表面的一種由自由電子和光子相互作用形成的激發(fā)態(tài)，利用SPPs與光場之間相互作用能實(shí)現(xiàn)對光傳播的主動(dòng)操縱和控制。利用SPPs開發(fā)的光子器件具有微型化、大容量、高集成等優(yōu)點(diǎn)，為新型光子器件的發(fā)展提供了一個(gè)新的思路。本文就是在SPPs的理論基礎(chǔ)上對新型納米金屬-介質(zhì)-金屬波導(dǎo)器件的特性進(jìn)行了深入的研究，為其在實(shí)際中的應(yīng)用提

2、供了理論基礎(chǔ)。
　　本文的主要工作和研究成果包括以下幾個(gè)方面:
　　1.首先簡述了與表面等離子體激元相關(guān)的理論，特別是表面等離子體的激發(fā)方式，為新型光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了思路。根據(jù)金屬Drude模型，計(jì)算了金屬Ag在不同波段對應(yīng)的Drude參數(shù)，為數(shù)值仿真提供了依據(jù)。
　　2.在分析了SPPs的激發(fā)、傳播和耦合規(guī)律的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新型的金屬-介質(zhì)-金屬單通道光柵結(jié)構(gòu)波導(dǎo)，利用FDTD方法對其進(jìn)行數(shù)值仿真，仿真結(jié)果與

3、相同外界條件下普通單通道直波導(dǎo)的結(jié)果進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)利用光柵激發(fā)SPPs的手段是可行的，并且單通道光柵波導(dǎo)比起直波導(dǎo)具有明顯的濾波效果。
　　3.通過單通道光柵波導(dǎo)的分析，肯定了光柵激發(fā)SPPs的作用，為了克服單通道中柵條阻礙表面等離子體波傳播的缺點(diǎn)，對單通道光柵波導(dǎo)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)出了具有對稱結(jié)構(gòu)的雙通道光柵波導(dǎo)。雙通道波導(dǎo)利用上通道激發(fā)、選頻，利用下通道把SPPs波以光子的形式輻射出去。該結(jié)構(gòu)不僅可以起到濾波效果，而且出射光場強(qiáng)