基于MIM結(jié)構(gòu)的表面等離子體濾波和傳感特性研究.pdf

1、表面等離子體基元（SPPs），亦稱為表面等離子體（SPs），是由于光與金屬表面自由電荷相互作用而產(chǎn)生的一種特殊電磁波。它能夠沿著金屬與介質(zhì)表面?zhèn)鞑?，而在與表面垂直方向?yàn)橘渴挪?，電磁?chǎng)呈現(xiàn)指數(shù)衰減，因此電磁場(chǎng)能量集中在金屬-介質(zhì)表面。通過(guò)構(gòu)建微納結(jié)構(gòu)，表面等離子體波能夠突破衍射極限，實(shí)現(xiàn)在亞波長(zhǎng)尺度下對(duì)于電磁波的操控，從而SPPs也被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)微納全光通信的重要技術(shù)手段。近年來(lái)，表面等離子體微納結(jié)構(gòu)的研究越來(lái)越受到學(xué)術(shù)界的關(guān)注，其中金屬-

2、介質(zhì)-金屬（MIM）結(jié)構(gòu)由于能夠通過(guò)更緊湊更簡(jiǎn)單的微納結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同的功能而受到特別關(guān)注。本論文提出了三種基于MIM的表面等離子體微納結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了在亞波長(zhǎng)尺度下對(duì)于電磁波的操縱，探討了相關(guān)結(jié)構(gòu)的微納濾波和微納傳感特性。
　　本論文的主要內(nèi)容包括：
　　1.提出了一種表面等離子體多重濾波微納結(jié)構(gòu)，通過(guò)運(yùn)用有限時(shí)域差分方法研究了其相關(guān)傳輸特性，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)支持兩種不同的共振模式；通過(guò)調(diào)節(jié)相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于單一共振

3、模式的操縱，或者實(shí)現(xiàn)對(duì)于所用共振模式的共同調(diào)節(jié)。該結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多重濾波效果，并且通過(guò)進(jìn)一步添加耦合波導(dǎo)，不同共振波長(zhǎng)的電磁波可以沿著相對(duì)應(yīng)的耦合波導(dǎo)傳播，實(shí)現(xiàn)多重下載濾波；
　　2.設(shè)計(jì)并且研究了側(cè)耦合共振腔結(jié)構(gòu)微納傳感器件，研究發(fā)現(xiàn)在單頻電磁波條件下可以實(shí)現(xiàn)微納傳感功能，調(diào)節(jié)相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于傳感特性的有效調(diào)節(jié)，并通過(guò)溶液濃度傳感驗(yàn)證了相關(guān)的傳感功能；3.研究了一種側(cè)耦合方框結(jié)構(gòu)微納傳感器件，該結(jié)構(gòu)在多頻電磁波條件下可以通