薄层金属纳米结构的光学响应特性研究

发布时间：2020-10-25 08:35

　　 本文将古斯汉欣位移现象与广义Snell定律相结合,从理论上给出了TE和TM偏振下的,具有表面相位梯度时的GH位移的解析解。这给调控GH位移提供了一个新的思路。本文还从模拟上研究了倾斜银纳米孔阵列的异常透射特性。银纳米孔的这种特性通常可以很好地用于光学检测和滤波等方面,而当孔倾斜时,透射性质随角度的变化的关系在之前研究较少,值得作深入讨论。论文的主要内容如下:1、在结合了古斯汉欣位移现象和广义Snell定律的基础上,从理论上给出了TE和TM偏振下的,具有表面相位梯度时的GH位移的解析解。当相位梯度值从负值逐渐增大到正值的过程中,GH位移一直随着相位梯度的增大而减小。在低频率下,GH位移的减小速度更快,但最终趋于平缓。对于固定的相位梯度值,TM偏振下的GH位移值总小于TE偏振下的GH位移。整体上,负的相位梯度对GH位移带来的变化更加明显。所以,通过调整界面上的相位梯度,可以对GH位移进行调控。2、利用数值模拟的方法,研究了六角周期性倾斜银纳米孔的透射特性。模拟的波长范围为200-1000nm。在正入射下,给出了P和S偏振时透射随小孔倾斜角度之间的关系,并通过截面上电场和能流密度的分布来定性地解释形成这种光透射的机理。由于Ag纳米孔具有倾角,结构上在某一方向上不具有对称性,所以通过模拟固定角度斜入射和固定倾角多角度入射这两种情况下透射随相应角度变化的情况。结果发现,Ag层较薄时,透射结果在对称入射和对称倾角下都对于0度角具有较好的对称性,但当Ag层较厚时,透射结果的对称性被破坏。这主要是由于Ag层的厚度影响了局域等离激元振荡的效率。
【学位单位】：江苏师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB383.1
【文章目录】：
摘要
abstract
1 引言
    1.1 纳米微结构
        1.1.1 超材料
        1.1.2 超表面
        1.1.3 亚波长小孔
        1.1.4 等离激元的发展
    1.2 表面光学现象
        1.2.1 古斯汉欣位移及其进展
        1.2.3 异常透射现象及其进展
    1.3 本文的内容安排
2 理论及模拟方法
    2.1 相位不连续超表面
        2.1.1 广义斯涅耳原理
        2.1.2 相位梯度超表面设计方法
    2.2 金属纳米孔的理论研究方法
    2.3 数值模拟方法
        2.3.1 有限元法
        2.3.2 时域有限差分方法
        2.3.3 常用的模拟软件
        2.3.4 本文的FDTD模拟
    2.4 小结
3 古斯汉欣位移在相位梯度超表面上的研究
    3.1 理论推导
    3.2 结果与讨论
    3.3 小结
4 倾斜银纳米孔的异常透射研究
    4.1 模拟的结构
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 固定角度正入射
        4.2.2 机理分析
        4.2.3 固定角度斜入射
        4.2.4 固定倾角多角度入射
    4.3 小结
5 总结
参考文献
致谢
作者简历
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本文编号：2855709