基于超表面的光学波片和表面等离激元耦合器的设计
发布时间：2021-08-07 22:30
基于控制光波波前的超表面研究近来受到了广泛的关注并得到了长足发展。相对于传统光学元件,超表面具有以下优点：第一,可以在亚波长厚度内控制波前；第二,可以将能量全部集中到所需的单个衍射级；第三,可以独立控制光波的磁场分量,使其与真空阻抗匹配,实现无反射、高效率的光学器件；第四,易于同增益介质、非线性材料和电学器件集成。超表面的设计基础源于推广的惠更斯原理（表面等效原理）,其主要理念是利用纳米共振结构构建“惠更斯点光源”。通过调节共振强度和共振引入的突变相位（散射光与入射光的相位差）,实现对波片上任一点光源振幅和相位的调节,从而控制光的传播、偏振、光束形状等性质。由于贵金属和高折射率介电介质的纳米结构支持光学波段的共振,可以产生强烈的光散射、吸收和局域场增强,所以在纳米光子学、超材料、光电器件、光谱学、光学传感器等领域得到了广泛应用。在本博士论文中,我们基于贵金属纳米结构的局域等离激元共振和高折射率介电介质的纳米结构的米共振,开展了可见和近红外波段的高效率半波片和1/4波片、单向的表面等离激元耦合器的设计和研究,主要内容如下。在第一章中,我们主要介绍了局域等离激元和表面等离激元的基本性质；分...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３局域表面等离激元ＬＳＰ示意图
数虚部已经较大，因而导致其对电磁波强烈的吸收。上述Ｄｒｕｄｅ金属纳米球的吸??收截面为＝?Ａｉｍ?（ａ）。对于实际的贵金属，需要考虑带间吸收对吸收截面??的影响。图１．４给出了直径为２０ｎｍ的Ａｕ纳米球的吸收效率谱（蓝色虚线），可??Ｗ看出，在能量高于５２０?ｎｍ的波段，其吸收效率明显高于能量低于５２０?ｎｍ的波??段，该主要是因为Ａｕ在５２０ｎｍ附近的带间跃迂导致的阿（参考图１．１）。图１．４??同时给出了不同直径Ａｇ纳米球的吸收效率谱，可Ｗ看出随着纳米球直径増大，??散射效率増加很快，而吸收效率增加很小。因而在光学显微镜下，直径较小的金??属纳米颗粒淹没在较大颗粒的散射光背景中，而利用光热法则可；＾可Ｗ分辨不同??直径的金属纳米颗粒［３］。??６??
为电感型阻抗。边缘场Ｚ＾．ｗ＜０始终是电容型阻抗，介电函数的虚部导致的损耗??可等效为电阻馬。因而介质纳米球和边缘场组成的体系可等效为电容和电阻??的串联（图１．６ａ左下图），不存在共振波长（由低介电常数介质构成的纳米结构。??当介电常数较大或尺寸较大时，存在极化场的延迟，静电近似不成立）。而金属??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Control of light scattering by nanoparticles with optically-induced magnetic responses[J]. 刘伟,Andrey E. Miroshnichenko,Yuri S. Kivshar. Chinese Physics B. 2014(04)
[2]Metal-dielectric-metal plasmonic waveguide devices for manipulating light at the nanoscale[J]. Georgios Veronis,Sükrü Ekin Kocabas,David A.B.Miller,MarkL.Brongersma,Shanhui Fan. Chinese Optics Letters. 2009(04)
本文编号：3328661
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３局域表面等离激元ＬＳＰ示意图
数虚部已经较大，因而导致其对电磁波强烈的吸收。上述Ｄｒｕｄｅ金属纳米球的吸??收截面为＝?Ａｉｍ?（ａ）。对于实际的贵金属，需要考虑带间吸收对吸收截面??的影响。图１．４给出了直径为２０ｎｍ的Ａｕ纳米球的吸收效率谱（蓝色虚线），可??Ｗ看出，在能量高于５２０?ｎｍ的波段，其吸收效率明显高于能量低于５２０?ｎｍ的波??段，该主要是因为Ａｕ在５２０ｎｍ附近的带间跃迂导致的阿（参考图１．１）。图１．４??同时给出了不同直径Ａｇ纳米球的吸收效率谱，可Ｗ看出随着纳米球直径増大，??散射效率増加很快，而吸收效率增加很小。因而在光学显微镜下，直径较小的金??属纳米颗粒淹没在较大颗粒的散射光背景中，而利用光热法则可；＾可Ｗ分辨不同??直径的金属纳米颗粒［３］。??６??
为电感型阻抗。边缘场Ｚ＾．ｗ＜０始终是电容型阻抗，介电函数的虚部导致的损耗??可等效为电阻馬。因而介质纳米球和边缘场组成的体系可等效为电容和电阻??的串联（图１．６ａ左下图），不存在共振波长（由低介电常数介质构成的纳米结构。??当介电常数较大或尺寸较大时，存在极化场的延迟，静电近似不成立）。而金属??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Control of light scattering by nanoparticles with optically-induced magnetic responses[J]. 刘伟,Andrey E. Miroshnichenko,Yuri S. Kivshar. Chinese Physics B. 2014(04)
[2]Metal-dielectric-metal plasmonic waveguide devices for manipulating light at the nanoscale[J]. Georgios Veronis,Sükrü Ekin Kocabas,David A.B.Miller,MarkL.Brongersma,Shanhui Fan. Chinese Optics Letters. 2009(04)
本文编号：3328661
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