基于新型手性微结构的光操控
发布时间:2021-11-25 02:54
当今社会对信息的快速传输和处理能力有着极大的需求。过去的几十年里我们见证了电子器件的飞速发展。然而,电子器件所具有的热效应和器件间级联产生的信号延迟限制了其向更小化的发展。光学器件因其高速的光信号处理能力有着巨大的吸引力,但传统光学器件和电子器件的集成因二者尺寸不匹配而遇到阻碍,这是由于其中的介电光学器件因衍射极限的存在无法更进一步小型化。等离激元光子学(Plasmonics),使得在芯片尺度上光电器件的集成成为可能。等离激元光子学中一个基本的概念就是表面等离激元(SPPs),一种沿着界面传播的电磁振荡,可以在亚波长尺度操控光。新型等离激元器件的开发和利用有两个重要的趋势:选择新颖材料替代传统材料以及设计全新结构。目前,以手性材料(介电手性)作为可选择的替代材料以及在光学波段设计功能性手性结构(结构手性)的研究都是开放的问题。因此本文将试图在手性界面基于介电手性以及在超材料中基于结构手性研究手性对电磁波的影响。对于介电手性,主要从数值上分析了手性波导中SPPs的性质;而对于结构手性,本文主要从模拟上设计一种纳米手性超材料,并在实验上应用电场调控其机械性质从而实现对光的动态操控。本文主要...
【文章来源】:哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】:127 页
【学位级别】:博士
【部分图文】:
图1-1沿金属-电介质界面传播的SPPs[5】??Fig.?1-1?An?SPP?propagating?along?a?metal-dielectric?interface^??
?第1章绪论???—:v'J,—??()t>DNA?Rl?l-DNA??L-polymerase?d-poly?me?rase??Natural?system?'[?Mirror-image?system??图1-6二维(a)和三维〖37】(b)手性体示翥图??Fig.?1-6?Schematics?of?two-dimensional?(a)?and?three-dimensional^371?chiral?bodies??反演,中心反演,四重旋转中心等对称元素。因手性体可以甩左右手来表征??:真不对称(Dissymmetry)状态故又被称为芋征体。手.性体或结_构一般是三雒??的,但自喹间操作只限于一个特定平面时,手性可退化为(二维;)平面手性??(PlanarChirality)^]。从有杏手性结构的角度,光子学完全可分为手性光子学??(Chiral?Photonics)和非手性光乎.学(Achiral?Photonics)■两部分。??近年来对手性的开发利用渐成为微纳光子材料与器件研究的热点之一,??It大量It)和手性有关的超材料(Metamaterial)被提出来,尤,其是:美爭t维平??面手性微纳光子学结构的新颖功能材料和器件,如由、平面手性结构构成超??原于(Meta-atom)单:元阵列或特殊功能的超表:面(Meta-surface)[38]。在一?_璽:大??理念(;如“负折射”)的突破与实现的过程中,常伴有手性的影子*从开O环??(平面手性;)实现负折射的验证实验[59],到实现介电常数和磁导率一体双负的??瑞士蛋卷结构(;平面手性)的提出过程[4Q],都使我们清晰地看到了手性在
?第1章绪论???/WJ\?啡爲??'"'''、^*"'^^^^^lied'wiih?a?Chiral??Conductor?Material?(e,?(i,。??????(a)?(b)??图1-7手性(a)圆形波导關和(b)平板波导PI示意图??Fig.?1-7?Schematics?of?chiral?(a)?circular?waveguide14^?and?(b)?planar?waveguide1^491??子器件。手性介质与金屬的界面附近发生的SPPs行为如何?如何利用其构建??新型的手性的SP波导及器件,其模式特性、传输特性以及功能如何?实验??和理论模拟可否有相应的体系支撑?此外,结构手性材料的未来发展趋势在??哪?光学波段可控手性如何设计和实现?回答这些问题正是本研究的核心。??1.3.2介电手性波导??关于有手性介质填充的平板状波导传输特性的研究可以追溯到上世纪??八十年代末[4446]0此外,除了最简单的平板结构,科学家们还相继研究了圆??状手性波导、开放式波导结构、带有损耗的手性波导、双各向异性手性波导??等等m(大量这些方面的文献可参考此书)。??1990年農:国_宾夕法尼亚大学的Nader?Engheta课题组给出了对护手性擴形??波导以及平板波导的完塵理论[48],如图1-7?(a)所示,奠定了手性波导领域的??馨矗1996年依旧是宾夕法尼亚'大学的Flood等人研究了介电对称各向同牲??芋性平板波导的色散关系[49],如图1-7?(b)所示。此外,2001年Herman理论推??到了―性平板波导中模式的偏振特性[5°]。20〇7年Chengwei?Qiu_等
本文编号:3517263
【文章来源】:哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】:127 页
【学位级别】:博士
【部分图文】:
图1-1沿金属-电介质界面传播的SPPs[5】??Fig.?1-1?An?SPP?propagating?along?a?metal-dielectric?interface^??
?第1章绪论???—:v'J,—??()t>DNA?Rl?l-DNA??L-polymerase?d-poly?me?rase??Natural?system?'[?Mirror-image?system??图1-6二维(a)和三维〖37】(b)手性体示翥图??Fig.?1-6?Schematics?of?two-dimensional?(a)?and?three-dimensional^371?chiral?bodies??反演,中心反演,四重旋转中心等对称元素。因手性体可以甩左右手来表征??:真不对称(Dissymmetry)状态故又被称为芋征体。手.性体或结_构一般是三雒??的,但自喹间操作只限于一个特定平面时,手性可退化为(二维;)平面手性??(PlanarChirality)^]。从有杏手性结构的角度,光子学完全可分为手性光子学??(Chiral?Photonics)和非手性光乎.学(Achiral?Photonics)■两部分。??近年来对手性的开发利用渐成为微纳光子材料与器件研究的热点之一,??It大量It)和手性有关的超材料(Metamaterial)被提出来,尤,其是:美爭t维平??面手性微纳光子学结构的新颖功能材料和器件,如由、平面手性结构构成超??原于(Meta-atom)单:元阵列或特殊功能的超表:面(Meta-surface)[38]。在一?_璽:大??理念(;如“负折射”)的突破与实现的过程中,常伴有手性的影子*从开O环??(平面手性;)实现负折射的验证实验[59],到实现介电常数和磁导率一体双负的??瑞士蛋卷结构(;平面手性)的提出过程[4Q],都使我们清晰地看到了手性在
?第1章绪论???/WJ\?啡爲??'"'''、^*"'^^^^^lied'wiih?a?Chiral??Conductor?Material?(e,?(i,。??????(a)?(b)??图1-7手性(a)圆形波导關和(b)平板波导PI示意图??Fig.?1-7?Schematics?of?chiral?(a)?circular?waveguide14^?and?(b)?planar?waveguide1^491??子器件。手性介质与金屬的界面附近发生的SPPs行为如何?如何利用其构建??新型的手性的SP波导及器件,其模式特性、传输特性以及功能如何?实验??和理论模拟可否有相应的体系支撑?此外,结构手性材料的未来发展趋势在??哪?光学波段可控手性如何设计和实现?回答这些问题正是本研究的核心。??1.3.2介电手性波导??关于有手性介质填充的平板状波导传输特性的研究可以追溯到上世纪??八十年代末[4446]0此外,除了最简单的平板结构,科学家们还相继研究了圆??状手性波导、开放式波导结构、带有损耗的手性波导、双各向异性手性波导??等等m(大量这些方面的文献可参考此书)。??1990年農:国_宾夕法尼亚大学的Nader?Engheta课题组给出了对护手性擴形??波导以及平板波导的完塵理论[48],如图1-7?(a)所示,奠定了手性波导领域的??馨矗1996年依旧是宾夕法尼亚'大学的Flood等人研究了介电对称各向同牲??芋性平板波导的色散关系[49],如图1-7?(b)所示。此外,2001年Herman理论推??到了―性平板波导中模式的偏振特性[5°]。20〇7年Chengwei?Qiu_等
本文编号:3517263
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