基于表面等离子体激元光波导滤波器的设计及特性研究
发布时间：2022-04-25 20:18
表面等离子体激元（Surface plasmon polaritons,SPPs）是一种电磁场局域于金属表面的电磁波形式,其沿着金属表面传播且在垂直于金属表面方向上呈指数衰减。SPPs能够打破传统光学衍射极限,且具有较强的局域电磁场增强特性,其独特的性质为光学滤波器开辟了一条新的发展道路。金属-介质-金属（Metal-Insulator-Metal,MIM）波导是一种典型的SPPs波导,具有在亚波长尺度上操纵光的能力,为实现微纳米光子器件提供了有效途径。表面等离子体共振诱导透明（Plasmon-induced Transparency,PIT）效应产生的透明窗口具有急剧的色散特性,在光子器件中有巨大的应用潜能。本文设计了基于SPPs的MIM波导滤波器结构,并将PIT光学效应引入结构中,构建出特性优良的MIM波导带阻和带通滤波器结构,并逐步实现了结构的改进与扩展,本论文主要包括以下几方面内容:首先,从SPPs的基础理论知识入手,学习了其基本性质和理论研究方法。设计了一种基于MIM弯曲波导耦合内嵌银条的新型双频窄带带阻滤波器,详细阐述了结构的光学传输特性,分析了其产生双模式共振的机理及结构...
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 SPPs的发展历程及研究现状
1.3 基于MIM波导的滤波器结构
1.4 表面等离子共振诱导透明效应
1.5 本文的研究内容及结构安排
第2章 SPPs的基本理论与数值仿真方法
2.1 引言
2.2 金属的光学特性
2.3 SPPs的基本理论
2.3.1 金属-介质界面处的SPPs
2.3.2 SPPs的激发方式
2.3.3 基于SPPs的 MIM波导
2.4 有限元法
2.5 本章小结
第3章 基于SPPs的 MIM弯曲波导带阻滤波器
3.1 引言
3.2 结构模型的构建及理论分析
3.3 结构参数对带阻滤波器传输特性的影响
3.3.1 耦合间距对传输特性的影响
3.3.2 圆盘腔半径对传输特性的影响
3.3.3 内嵌银条长度对传输特性的影响
3.3.4 腔体中介质折射率对传输特性的影响
3.4 本章小结
第4章 半封闭T形波导侧耦合圆盘腔的MIM波导带通滤波器
4.1 引言
4.2 结构模型的构建及理论分析
4.2.1 结构模型的构建
4.2.2 理论分析
4.3 结构参数对带通滤波器传输特性的影响
4.3.1 支节长度和圆盘腔半径对传输特性的影响
4.3.2 耦合间距对传输特性的影响
4.3.3 介质折射率对结构传输特性的影响
4.4 增益介质对结构传输特性的影响
4.5 基于双PIT效应的表面等离子体滤波器
4.6 本章小结
第5章 非对称十字形波导侧耦合圆盘腔的MIM波导带通滤波器
5.1 引言
5.2 结构模型的构建及理论分析
5.2.1 结构模型的构建
5.2.2 理论分析
5.3 结构参数对带通滤波器传输特性的影响
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于表面等离子激元的拱型谐振腔滤波器设计[J]. 吴梦,梁西银,颜昌林,祁云平. 激光与光电子学进展. 2019(20)
[2]基于金属-电介质-金属波导结构的等离子体滤波器的数值研究[J]. 杨韵茹,关建飞. 物理学报. 2016(05)
[3]基于L形谐振腔MIM波导结构滤波特性的研究[J]. 庞绍芳,屈世显,张永元,解忧,郝丽梅. 光学学报. 2015(06)
[4]基于圆弧谐振腔的金属-介质-金属波导滤波器的数值研究[J]. 张志东,赵亚男,卢东,熊祖洪,张中月. 物理学报. 2012(18)
博士论文
[1]基于表面等离子体波导的光学器件的研究与应用[D]. 崔鲁娜.北京邮电大学 2017
[2]基于等离子体诱导透射效应的谐振微腔金属波导结构传输特性研究[D]. 刘冬冬.南京理工大学 2018
硕士论文
[1]基于金属—介质—金属波导的表面等离激元器件的研究与设计[D]. 杨健华.北京邮电大学 2018
[2]半环形表面等离子体光波导滤波器的传输特性研究[D]. 刘霞.山西大学 2017
[3]MIM波导耦合谐振腔系统中Fano共振效应及其传感特性研究[D]. 王瑞兵.中北大学 2017
本文编号：3648273
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 SPPs的发展历程及研究现状
1.3 基于MIM波导的滤波器结构
1.4 表面等离子共振诱导透明效应
1.5 本文的研究内容及结构安排
第2章 SPPs的基本理论与数值仿真方法
2.1 引言
2.2 金属的光学特性
2.3 SPPs的基本理论
2.3.1 金属-介质界面处的SPPs
2.3.2 SPPs的激发方式
2.3.3 基于SPPs的 MIM波导
2.4 有限元法
2.5 本章小结
第3章 基于SPPs的 MIM弯曲波导带阻滤波器
3.1 引言
3.2 结构模型的构建及理论分析
3.3 结构参数对带阻滤波器传输特性的影响
3.3.1 耦合间距对传输特性的影响
3.3.2 圆盘腔半径对传输特性的影响
3.3.3 内嵌银条长度对传输特性的影响
3.3.4 腔体中介质折射率对传输特性的影响
3.4 本章小结
第4章 半封闭T形波导侧耦合圆盘腔的MIM波导带通滤波器
4.1 引言
4.2 结构模型的构建及理论分析
4.2.1 结构模型的构建
4.2.2 理论分析
4.3 结构参数对带通滤波器传输特性的影响
4.3.1 支节长度和圆盘腔半径对传输特性的影响
4.3.2 耦合间距对传输特性的影响
4.3.3 介质折射率对结构传输特性的影响
4.4 增益介质对结构传输特性的影响
4.5 基于双PIT效应的表面等离子体滤波器
4.6 本章小结
第5章 非对称十字形波导侧耦合圆盘腔的MIM波导带通滤波器
5.1 引言
5.2 结构模型的构建及理论分析
5.2.1 结构模型的构建
5.2.2 理论分析
5.3 结构参数对带通滤波器传输特性的影响
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于表面等离子激元的拱型谐振腔滤波器设计[J]. 吴梦,梁西银,颜昌林,祁云平. 激光与光电子学进展. 2019(20)
[2]基于金属-电介质-金属波导结构的等离子体滤波器的数值研究[J]. 杨韵茹,关建飞. 物理学报. 2016(05)
[3]基于L形谐振腔MIM波导结构滤波特性的研究[J]. 庞绍芳,屈世显,张永元,解忧,郝丽梅. 光学学报. 2015(06)
[4]基于圆弧谐振腔的金属-介质-金属波导滤波器的数值研究[J]. 张志东,赵亚男,卢东,熊祖洪,张中月. 物理学报. 2012(18)
博士论文
[1]基于表面等离子体波导的光学器件的研究与应用[D]. 崔鲁娜.北京邮电大学 2017
[2]基于等离子体诱导透射效应的谐振微腔金属波导结构传输特性研究[D]. 刘冬冬.南京理工大学 2018
硕士论文
[1]基于金属—介质—金属波导的表面等离激元器件的研究与设计[D]. 杨健华.北京邮电大学 2018
[2]半环形表面等离子体光波导滤波器的传输特性研究[D]. 刘霞.山西大学 2017
[3]MIM波导耦合谐振腔系统中Fano共振效应及其传感特性研究[D]. 王瑞兵.中北大学 2017
本文编号：3648273
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