基于表面等离子体的慢光研究

发布时间：2018-04-05 11:54

  本文选题：慢光　切入点：表面等离子体　出处：《北京邮电大学》2015年硕士论文

【摘要】：本文从对慢光技术的应用需求和研究现状出发,介绍了其物理原理、实现技术和发展历程。以电磁场基本理论为基础,对表面等离子体的概念和特性做简单介绍,结合金属的Drude模型,对单金属-介质基本表面等离子体结构的色散关系进行分析,推导了其各特征长度的表达式,随后介绍了几种激发表面等离子体的方式。解释了一些当前比较常用的解析电磁场的方法,并重点阐述了本文研究工作当中所采用的分析方法——有限元法。以这些理论知识为基础,主要完成了下述工作内容： 1.分别设计了金属-介质-金属和介质-金属-介质两种表面等离子体三层结构波导,对这两种结构的色散关系分析推导,并利用通过仿真计算得到的色散曲线讨论两种波导的结构设计与电磁参量对其场分布特性、有效折射率和传输长度的影响,分析其模式特点。基于有限元法,通过外加激励激发SPPs,以上述仿真结果为基础对两种波导结构的慢光特性进行研究,对其色散曲线、群速度、群速度色散等慢光研究中的重要概念进行了分析讨论。研究结果表明,通过采用合适的介质材料、选择适当的工作频段以及调整中间层的厚度能够使得这些波导器件在支持慢光传输的同时,只产生较低的群速度色散,相比于光子晶体结构能够提高光信号的传输效率。 2.为了进一步改进表面等离子体慢光波导,寻求慢光传输性能的突破,消除金属材料带来的种种弊端,本文以近年来新兴的石墨烯为材料设计了新式表面等离子体波导。在分析推导了将石墨烯的电磁参量模型的基础之上,同样利用有限元法对基于石墨烯波导器件进行仿真分析,成功实现了石墨烯波导对于表面等离子体的传播,并在理论上获得了些支持新型波导优于传统金属表面等离子体波导的结论。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN252

【共引文献】

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本文编号：1714653