28164.表面等離子體微腔與量子阱的強耦合機制及其在雙色qwip中應(yīng)用的實驗探索

1、碩士論文指導(dǎo)小組成員安正華研究員復(fù)旦大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要摘要微腔與量子阱子帶間躍遷的強耦合相互作用因其在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究中重要的研究價值，近年來吸引了越來越多人的研究興趣。為了提高腔內(nèi)光場模式與子帶躍遷間的強耦合相互作用強度，各種各樣的微腔應(yīng)運而生，表面等離子體微腔便是其中一種。傳統(tǒng)的光學(xué)半導(dǎo)體微腔，入射光只能斜入射，依靠全反射來束縛光場；與之相比，表面等離子體微腔不僅可以耦合垂直入射的光，而且具有高耦合效率、強的電場增強等優(yōu)點。本文

2、中我們設(shè)計了一種類似于三明治結(jié)構(gòu)的金屬一介質(zhì)一金屬(MIM)微腔，其中上層為刻有周期性十字孔陣列的金屬薄膜，中間層為介質(zhì)材料，下層為一層完整的金屬薄膜。在此基礎(chǔ)上，我們研究了表面等離子體微腔與量子阱子帶間躍遷的強耦合機制，并將表面等離子體微腔應(yīng)用在量子阱紅外探測器(QWIP)中。(1)為了研究腔內(nèi)的光學(xué)模式，我們采用時域有限差分法(FDTD)對設(shè)計的微腔結(jié)構(gòu)進行了模擬計算。我們發(fā)現(xiàn)微腔的最低階共振頻率是局域表面等離子體(LSP)和傳播表

3、面等離子體(PSP)的雜化模式。在等頻條件下，通過改變十字孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)，我們可以實現(xiàn)光學(xué)模式在局域表面等離子體和傳播表面等離子體之間的過渡轉(zhuǎn)變，這為我們接下來調(diào)制光與物質(zhì)的相互作用提供了一個新的自由度。更重要的是，對應(yīng)最低階共振，微腔可以實現(xiàn)大的電場增強和高的偏振轉(zhuǎn)化率。(2)我們研究了介質(zhì)層為周期性量子阱的情況，由于量子阱為各向異性介質(zhì)材料且會發(fā)生子帶間躍遷，所以模擬計算時量子阱的介電常數(shù)采用洛侖茲模型。計算結(jié)果表明，當(dāng)微腔的最低階共