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(diǎn)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(shí)現(xiàn)新型光子器件的高度集成的納米方面提供了一個(gè)好的解決方案而得到人們的廣泛關(guān)注。國(guó)際上對(duì)基于表面等離子體的光調(diào)控進(jìn)行了深入研究，包括類(lèi)電磁誘導(dǎo)透明、非線性效應(yīng)增強(qiáng)、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(wèn)題還需要解決。基于此，本論文針對(duì)表面等離子體波導(dǎo)

2、中光傳播調(diào)控問(wèn)題進(jìn)行了以下幾方面的研究：
　　1．表面等離子體偏振無(wú)關(guān)的類(lèi)電磁誘導(dǎo)透明研究
　　人們?cè)诨诒砻娴入x子體的耦合系統(tǒng)中獲得了全光類(lèi)電磁誘導(dǎo)透明，其透明機(jī)制包括兩個(gè)方面，第一種機(jī)制可以理解為是分別由兩個(gè)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(jī)制是基于非對(duì)稱結(jié)構(gòu)所支持的“陷?！奔ぐl(fā)。兩種機(jī)制形成的類(lèi)電磁誘導(dǎo)透明都是偏振相關(guān)的。本論文構(gòu)建了一個(gè)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(lèi)電磁誘導(dǎo)透明，由于其具有幾何對(duì)稱特性，數(shù)值仿真得到其具有偏振無(wú)關(guān)特性，且透射譜的一個(gè)共振峰對(duì)背景材料非常敏感，這個(gè)特性可以用于光傳感器。
　　2．表面等離子體增強(qiáng)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(zhǎng)范圍里增強(qiáng)硅波導(dǎo)的非線性效應(yīng)，硅波導(dǎo)光學(xué)四波混頻信號(hào)的增強(qiáng)因子與位置有關(guān)。選擇合適結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，信號(hào)局部增強(qiáng)因子可以達(dá)到10400。更重要的是，由四波混頻過(guò)程產(chǎn)生的、具有相同局部增強(qiáng)因子的閑頻

4、光信號(hào)波長(zhǎng)可以在很寬波長(zhǎng)范圍里動(dòng)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(zhǎng)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(diǎn)，可加用來(lái)進(jìn)行其他方面的研究，光吸收器就是其中一種。論文設(shè)計(jì)了一個(gè)表面等離子體雙頻帶完美吸收器，數(shù)值計(jì)算說(shuō)明當(dāng)吸收器放置在空氣中時(shí)，在1565nm和1998nm波長(zhǎng)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(chǎng)相互作用時(shí)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?chē)慕殡姵?shù)。LSPR對(duì)納米結(jié)構(gòu)周?chē)殡姵?shù)的依賴關(guān)系使得它們?cè)谡凵渎使鈱W(xué)傳感器應(yīng)用方面具有吸引力?；诖耍菊撐脑O(shè)計(jì)了兩個(gè)局域表面等離子體共振傳感器結(jié)構(gòu)。一個(gè)是