利用表面全息法对光波的控制

发布时间：2017-09-18 09:09

  本文关键词：利用表面全息法对光波的控制

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【摘要】：表面等离子体将光场局限于金属和介质界面传播,在光学集成领域具有重要的意义。等离子体纳米结构可以实现对金属表面等离子体波传播与散射的控制,为构建高度集成的光学器件与系统奠定了基础。在集成光学的研究中,波导是光学系统中的基本元件以及信息传输的重要载体。因此,通过等离子体纳米结构实现表面等离子体与波导的耦合是很有意义的。在本文中,利用表面全息法设计凹槽,匹配表面等离子体平面波和空间自由光到金属双纳米线波导中的对称与反对称模式。主要工作如下:1.激发双线波导中的对称与反对称波导模式的新型耦合器。利用表面全息法设计凹槽,通过凹槽的散射作用实现对表面等离子体波的整形。在金属双纳米线波导的一端设计楔形结构,耦合表面等离子体平面波进入波导中。利用全息结构控制表面等离子体在金属表面传播时的相位,将其匹配到金属双纳米线中的对称和反对称波导模式。通过模拟实验发现,金属双纳米线波导中的对称与反对称波导模式被成功的激发。优化结构参数,结果发现对称与反对称波导模式的耦合效率达到8.7%和10.8%。2.耦合空间自由光到金属双线波导中,激发对称与反对称波导模式。利用表面全息法在金属表面设计全息凹槽,将空间自由光作为光源照射全息凹槽激发表面等离子体波,并将其匹配到金属双纳米线波导中的对称与反对称模式。利用时域有限差分法对设计结构进行验证,考察了参考光的入射角度对耦合效率的影响,优化结构参数使耦合效率达到了4.5%和3.4%。
【关键词】：表面等离子体 表面全息法 耦合效率 波导
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN622;TN814
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 第一章 引言8-18
• 1.1 课题研究目的及意义8-9
• 1.2 表面等离子体9-13
• 1.2.1 表面等离子体的研究历史9-10
• 1.2.2 表面等离子体的基本特性10-13
• 1.3 表面等离子体波导13-14
• 1.4 表面等离子体与光波的耦合14-15
• 1.5 表面等离子在面内的控制15-16
• 1.6 研究内容及创新点16-18
• 1.6.1 研究内容16-17
• 1.6.2 主要创新点17-18
• 第二章 表面电磁波全息18-29
• 2.1 凹槽对表面等离子体的影响18-19
• 2.2 表面电磁波全息理论19-22
• 2.3 近场聚焦22-23
• 2.4 全息透镜23-25
• 2.5 表面等离子体的面内控制25-29
• 2.5.1 表面等离子体的单点汇聚25-26
• 2.5.2 复杂波面的等离子体聚焦26-27
• 2.5.3 表面等离子体的波分互用27-29
• 第三章 空间自由光与双线波导的耦合以及模式的激发29-36
• 3.1 引言29
• 3.2 利用表面全息法聚焦空间自由光29-31
• 3.3 两点的聚焦以及相位的控制31-32
• 3.4 结构模型32
• 3.5 模拟结果32-34
• 3.6 结构参数对耦合效率的影响34-35
• 3.7 总结35-36
• 第四章 激发双线波导中的对称和反对称等离子体波导模式的新型耦合器36-43
• 4.1 引言36
• 4.2 利用表面全息法聚焦平面波36-38
• 4.3 结构模型38-39
• 4.4 模拟结果39-40
• 4.5 结构参数的优化40-42
• 4.6 总结42-43
• 第五章 总结与展望43-45
• 5.1 总结43-44
• 5.2 展望44-45
• 参考文献45-51
• 致谢51-52
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文52-53

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本文编号：874620