表面等离子波导系统中太赫兹频段单向无反射性质的研究

发布时间：2020-08-07 02:35

【摘要】：异常点是系统参数空间中两个或多个本征值和对应的本征矢量合并和简并的点,在这一点处会产生许多奇特的现象,例如,相干完美吸收,非互易光传输和单向无反射。单向无反射在军事隐形、二极管和滤波器中具有潜在的应用价值,因而获得了广泛关注和大量研究。由于在微纳尺寸器件中的单向无反射受到衍射极限的极大制约,表面等离子激元具有突破亚波长限制和衍射极限的优势,可用来实现光学器件的微型化和高度集成化。本文利用表面等离子波导系统,通过使用数值模拟和解析计算方法实现了异常点处太赫兹频段单向无反射。主要研究内容为:(1)设计了由两个桩状共振器边耦合到金属-绝缘体-金属表面等离子波导组成的系统。基于本征等离子共振,在太赫兹频段实现了双带单向无反射。利用数值模拟,并用耦合模方程进行理论验证,发现两种方法所获得的反射光谱具有较好的一致性。在两个共振频率处,向前方向的磁场干涉相消进而导致近零反射,而向后方向的磁场干涉相长,导致高反射。此外,通过求解系统的散射矩阵的本征值进一步证明了异常点处的双带单向无反射现象。(2)设计了多个桩状共振器与表面等离子波导边耦合结构,提出实现太赫兹频段多带单向无反射的方案。利用CST软件仿真模拟多个共振器耦合波导的结构,发现得到的单向无反射带数与共振器数量相关。(3)在上述本征模式单向无反射的基础上研究了高阶双带单向无反射。利用三个桩状共振器边耦合到表面等离子波导系统,基于高阶等离子共振在两个异常点处实现了太赫兹频段双带单向无反射。相比较于本征模式,高阶模式的单向无反射带宽更窄,具有品质因子更高的特点。总之,我们设计了一个由桩状共振器边耦合金属-绝缘体-金属表面等离子波导结构,基于本征等离子共振和高阶等离子共振实现了太赫兹频段单向无反射现象。通过选取不同的结构参数,分别得到本征双带、本征多带及高阶双带单向无反射。我们的研究在滤波器、传感器、类二极管等器件中有重要的应用价值。
【学位授予单位】：延边大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O441.4;O53
【图文】：

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图１．１：周期性排列布拉格光栅结构中的单向无反射．逡逑２０１１年，ＬｉｎＭ等人在增益损失平衡周期排布的布拉格光栅结构中首次提出单逡逑向无反射现象，其光栅结构如图１．１所示。他们研究发现：当光波从结构左侧入逡逑射时出现了完全透射，而当光波从结构右侧入射时不仅有透射同时出现了增强的逡逑反射。逡逑＾邋，逡逑图１．２：芯片级无源光学波导结构．逡逑２０１３年，Ｆｅｎｇ＿等人首次在实验上验证了芯片级无源光学波导中的单向无反逡逑射现象。他们设计的结构如图１．２所示，Ｇｅ／Ｇｒ交替排布并镶嵌在Ｓｉ波导上，整逡逑２逡逑

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【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 王康年;刘红云;卢明伦;李常春;严鑫;;太赫兹通信技术发展现状及其军事应用展望[J];无线电通信技术;2014年05期

2 牧凯军;张振伟;张存林;;太赫兹科学与技术[J];中国电子科学研究院学报;2009年03期

本文编号：2783339