金属微纳完美吸收体的偏振特性及传感应用研究

发布时间：2024-05-18 18:44

　　等离激元学(Surface Plasmonics)是纳米光子学非常重要的组成部分,也是目前极其具有发展前景领域之一。等离激元学覆盖众多的学科:化学、物理、生物等。等离激元器件具有传统材料器件所没有的优良特性:增强吸收、电磁诱导透明、电场局域增强等特性。运用等离激元的优良特性可以增强电子器件的功能。本文采用时域有限差分法(Finite-difference time-domain method,FDTD)研究了改进的微纳金属薄膜吸收体。通过改变结构的参数,光源的偏振方向,计算了吸收体的光学响应和电场强度分布,并探索了其吸收传感的物理机理。其文章内容主要具体包括以下几个方面:1.介绍了表面等离激元的物理机理和特性(激发方式、色散关系和四个特征长度),相关的数值计算方法:时域有限差分法和电磁场有限元法。2.设计了一种改进型的金属-绝缘体-金属完美吸收体,其结构包含两层周期椭圆型的纳米盘堆叠和一层亚波长尺寸的金膜,在垂直光照射时,会产生完美吸收现象。理论计算发现多频带完美吸收可归于等离子体腔模与偶极等离子体共振。因为椭圆结构的空间结构破缺,通过改变激励源的偏振方向,近乎完美的吸收态和近乎完美的...

【文章页数】：48 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1三种等离子激元振荡模式：（a）体等离子振荡；（b）表面传播等离子振荡；（c）表面局域等离子振荡

纳薄膜结构研究方兴未艾，基于表面等离子体学的研究取得了巨大的进步，表等离激元在传感应用、光伏太阳能应用、信息数据的存储应用等[21]方面有着远前景。1.2表面等离激元的基本性质.2.1表面等离激元概念表面等离激元存在于金属与介电材料界面处（如金属/电介质，空气/金属），入射光....

图1.2（a）金属和电介质交界处电磁场分布示意图和沿x方向传播的表面等离激元，yH为y方向磁场分量，（b）表示电场

金属微纳完美吸收体的偏振特性和传感应用研究1.2.2表面等离激元的色散关系表面等离激元是由激励光源与金属/电介质交界面处的自由电子相互作用，并集体发生耦合振荡，表现为沿交界面传播但纵向地衰减且限制在交界面处。xk决定了表面等离激元角频率和波矢k的色散关系，为研究此类色....

图1.3表面等离激元的色散关系曲线，引自文献[25]

图1.3表面等离激元的色散关系曲线，引自文献[25]。离激元的激发方式和传播形式应用SPP，我们需要有效激发SPP，由表面等离激元量与入射光的动量不匹配，沿任意方向传播的入射光合激发SPP。我们需要借助外结构来引入波矢相匹配模式。目前常见的波矢匹配方法如下：衰减全反射....

图1.4几种激发SPP结构

图1.3表面等离激元的色散关系曲线，引自文献[25]。等离激元的激发方式和传播形式和应用SPP，我们需要有效激发SPP，由表面等离激元的量与入射光的动量不匹配，沿任意方向传播的入射光和耦合激发SPP。我们需要借助外结构来引入波矢相匹配P模式。目前常见的波矢匹配方法如下....

本文编号：3977204