銀膜納米雙縫倏逝波與表面等離子體激元輻射的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、表面等離子體激元是金屬納米結(jié)構(gòu)非常獨(dú)特的光學(xué)特性，它的傳播局域在近場(chǎng)范圍內(nèi)，并且光強(qiáng)較光波有很大的增強(qiáng)，這一特性將是光子器件向納米尺度發(fā)展的突破點(diǎn)。表面等離子體激元是近場(chǎng)的一種倏逝波，因此攜帶了納米尺度金屬的精細(xì)結(jié)構(gòu)信息，這不僅有利于我們通過(guò)改變金屬結(jié)構(gòu)來(lái)控制表面等離子體激元，同樣也可以作為近場(chǎng)顯微加以應(yīng)用?；诒砻娴入x子體激元的納米結(jié)構(gòu)體系的研究已形成了國(guó)際上迅猛發(fā)展的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一，并形成了一門(mén)新興科學(xué)即表面等離子體光子學(xué)。隨著納

2、米科學(xué)的發(fā)展，這一學(xué)科包含了更為廣泛的研究?jī)?nèi)容，如表面光電場(chǎng)增強(qiáng)、表面增強(qiáng)光譜、光透射增強(qiáng)、表面等離子體納米波導(dǎo)、光學(xué)力增強(qiáng)、表面等離子體光催化、表面增強(qiáng)的能量轉(zhuǎn)移及選擇性光吸收等。
　　表面等離子體激元是在光子學(xué)、光電子學(xué)、微納光子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、信息等領(lǐng)域同樣有著廣闊的應(yīng)用前景。而與表面等離子體激元相關(guān)的器件都是利用表面等離子體激元在金屬表面的傳播行為和光場(chǎng)分布特性制成的，因此更詳細(xì)地了解表面等離子體激元經(jīng)納米結(jié)構(gòu)的光場(chǎng)分布和傳

3、播行為是非常有必要的。
　　本論文主要采用適用于金屬的二維色散時(shí)域有限差分法(2D-Dispersive FDTD Method)，并引入了Drude模型編制了程序包，數(shù)值計(jì)算了金屬銀納米狹縫隨縫間距和銀膜的厚度等參數(shù)不同時(shí)，透過(guò)光場(chǎng)分布的不同以及透過(guò)率的變化，給出了不同條件下的衍射光場(chǎng)灰度圖和透過(guò)率曲線。本文對(duì)金屬銀中逝波與表面等離子體激元在納米雙縫透射中的作用進(jìn)行了討論，詳細(xì)分析了納米雙縫結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)納米雙縫透射光場(chǎng)的影響。由于

4、表面等離子體激元效應(yīng)是一個(gè)剛剛興起的研究領(lǐng)域，本論文的目的在于了解和揭示納米結(jié)構(gòu)近場(chǎng)的表面等離子體激元效應(yīng)的現(xiàn)象，為下一步更加深入和系統(tǒng)的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　全文內(nèi)容共分五章，內(nèi)容如下:
　　第一章簡(jiǎn)單介紹了表面等離子體激元的研究背景及其基本電磁理論，并對(duì)本論文的主要工作和內(nèi)容安排進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。
　　第二章介紹了數(shù)值計(jì)算方法FDTD，著重討論了時(shí)域有限差分法在納米結(jié)構(gòu)研究工作的應(yīng)用。結(jié)合 Ag的色散模型，自主實(shí)

5、現(xiàn)了色散介質(zhì)的時(shí)域有限差分法仿真程序。并針對(duì)縫結(jié)構(gòu)色散模型的處理，提出了一種散射體進(jìn)入吸收邊界情形的計(jì)算方法。簡(jiǎn)要介紹了適用于光柵結(jié)構(gòu)的周期邊界時(shí)域有限差分法。
　　第三章運(yùn)用二維色散 FDTD方法對(duì)一維非周期性納米結(jié)構(gòu)的透過(guò)光場(chǎng)進(jìn)行了模擬計(jì)算，給出了狹縫寬度、縫間距等參數(shù)變化時(shí)衍射光場(chǎng)的灰度圖，試圖研究納米結(jié)構(gòu)表面等離子體激元等因素導(dǎo)致透過(guò)增強(qiáng)效應(yīng)的物理本質(zhì)，考察了SPPs對(duì)該結(jié)構(gòu)近場(chǎng)光學(xué)特性和能量傳輸?shù)挠绊憽?br>　　第四章