菱形纳米结构的表面等离激元涡旋激发研究

发布时间：2020-09-17 11:31

　　 表面等离激元(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)是由纳米结构激发的在金属-空气界面传输电磁波,其电场能量幅度值随着与表面的距离增大而呈指数衰减,并且能量局域在金属表面的邻域内。表面等离激元的近场分布对于金属纳米结构表面形貌特征的变化非常敏感,纳米尺度的表面微小结构会对整个场分布造成很大影响。利用这一性质通过选取特定的金属纳米结构可以实现对于金属表面电场的调制。SPPs涡旋场是z方向的电场相位绕中心顺时针或者逆时针变化场。因涡旋场相位波前呈螺旋型的分布,使得其携带了轨道角动量,在通信领域具有广泛的应用。激发SPPs涡旋场的方式可以有纳米结构圆环阵列、阿基米德曲线阵列,也可以有单个纳米结构。阵列结构具有尺寸较大而且复杂的缺点,单个具有纳米结构尺寸小,可以在纳米光学元件中高度集成。本文采用有限元分析方法模拟菱形槽纳米天线结构激发的表面等离激元电场分布。设计菱形、椭圆形、矩形、回线形四种单个纳米结构,双菱形结构,菱形圆环阵列结构。研究这些结构在不同的偏振光入射下激发表面等离激元涡旋场的电场分布。当菱形纳米结构长对角线与x轴正方向夹角为45°时,分别用偏振为x和y方向的偏振光入射,可以得到顺时针旋转和逆时针旋转的涡旋场。分析双菱纳米结构间距、入射光波长和结构取向角对耦合效率的影响,间距为350 nm时,波长为528 nm下最高。研究圆环排列的菱形纳米结构,在不同入射光偏振态下,菱形几何角度对等离激元涡旋场的耦合效率的影响。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB383.1

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本文编号：2820670