SPPs在微纳光学器件及SERS基底设计中的应用

发布时间：2021-11-02 01:44

　　本文研究了基于表面等离激元（Surface Plasmon Polarizations,SPPs）的对称混合等离子波导、石墨烯调制器和SERS基底设计。较大的传播损耗限制了传统SPPs的发展及在各个领域中的应用,混合等离子波导（hybrid plasmonic waveguide,HPW）在实现高限制性的同时能够完成超远距离传输,近来得到科学界的广泛关注。本文中,我们设计了一种对称HPW,并对波导的传输特性进行了详尽的理论分析。石墨烯由于其优异的电光特性,例如与光的强相互作用、超宽的工作范围、超高的载流子迁移率和高透光率等特点而备受关注,基于石墨烯的电光调制如雨后春笋快速发展。我们利用混合等离子波导TE和TM模式分别位于不同区域,合理地设计了高性能TE石墨烯光学调制器,并通过调整脊宽度和低折射率层的高度来优化其性能,得到最佳的器件结构,进而对插入损耗、调制深度、带宽和品质因数等基本参数进行了全面分析。最后,对调制器的工作波长范围进行了完整分析。研究SPPs近场和远场行为是突破表面增强拉曼光谱（SERS）技术的关键。本文设计了三角阵列和纳米烟花两种结构,分析了不同激发波长、结构尺寸下的近... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

（a）V型槽波导扫描电镜图；（b）V型槽有效模式折射率和传播长度

位论文 SPPs 在微纳光学器件及 SERS 基底和电场示意图[12]。将介质材料放置于金属条上构成简单的折射率明显高于金属-空气结构，可以将光约束在高折射模式限制性，从而相对减小了传播损耗并且使模式宽度得 SPPs 波导器件相比，DLSPPs 的优点在于，使用电介质热、电光和全关控制甚至是有源等离子器件的开发。因此 Mach-Zehnder 干涉仪、共振器、传感器和调制器等纳米 结构并不是完美的，它对于横向场的约束性相对较弱，因结构。同样，由于较大的欧姆损耗，MIM 波导的传播特性成了 MIM 波导只适用于某些特殊的集成器件。那么，是现超远距离传输同时又有很好的限制性呢？

加拿大科学家 M. Z.Alam 等人提出了一种混合等离子体波PW 的原始结构。如图 1-4（a）所示[20]，在介电常数为 的金介电常数为 和 的介质材料，使光场很好地局域在低折射介质波导使用全内反射将光限制在高折射率区域，以很低的损信号，但是它们的场限制能力受到衍射的限制。另一方面，等图 1-3 介质加载波导及其电场示意图。

【参考文献】：
期刊论文
[1]金纳米颗粒阵列基底的化学置换制备及其表面增强拉曼散射特性研究[J]. 李玉,黄小平,王影,侯宇蒙,陈涛,张培锋,黄秋莹,赵青.  光谱学与光谱分析. 2017(12)
[2]可循环使用表面增强拉曼散射基底研究进展[J]. 傅小奇,章国林.  光谱学与光谱分析. 2017(11)



本文编号：3471099