磁光颗粒介质的表面等离激元共振效应

发布时间：2017-10-28 13:06

  本文关键词：磁光颗粒介质的表面等离激元共振效应

  更多相关文章： 磁光效应 局域表面等离激元 光子晶体 米散射

【摘要】：磁场或磁矩对光与物质的相互作用的影响,如对光的反射、折射、偏振面、相位等的影响,称为磁光效应。传统的磁光效应主要针对均匀介质,但是随着技术的发展,由磁光颗粒组成的光子晶体越来越受到人们关注,研究并发现各种结构的手征性边缘模。而磁光颗粒的局域表面等离激元共振(Localized Surface Plasmon Resonance,简称为LSPR)为二维光子晶体的手征性边缘模的生成提供了新的机制,基于此制成的单向波导具有磁可调性、对颗粒排列无序度的低敏感性等明显的优势,为光子晶体的应用开辟了新天地。本文第一章主要讲述了磁光效应、等离激元共振效应的发展和研究,以及磁光颗粒的表面等离激元共振效应。第二、三章介绍了本文的研究工作和成果,主要内容如下:(1)依据米散射理论,对单个磁光颗粒的局域表面等离激元共振效应进行了详细的散射特征分析,得到柱状磁光颗粒发生LSPR效应的条件以及场特征。对比普通颗粒,LSPR条件发生了分裂,这种分裂不仅存在于?n阶与-n阶的共振峰之间,也存在于不同n阶的共振峰之间,并且与磁光Voigt系数相关。同时,颗粒的近场和远场同时发生共振,并且在近场区产生切向能流和能量环流。通过计算得出,颗粒尺寸的增大,会导致LSPR效应的变化,比如共振频率的移动,共振峰的展宽,高阶共振模的贡献,并解释了理论和实验的偏离。(2)基于上述单个磁光颗粒的LSPR效应,推广至由磁光颗粒组成的光子晶体,用人工畴壁代替常见的线缺陷,研究LSPR效应对磁光光子晶体的影响。此光子晶体由铁氧体圆柱周期排列而成的二维正方晶格。通过提出突破长波长近似的有效介质理论,理论推导了单向畴壁模形成的条件;在数值模拟部分,通过能带和穿透深度的计算、透射谱分析,进一步解释了实验中发现基于局域表面等离激元-手征性边缘模(Localized Surface Plasmon-Chiral Edge State,简称LSPR-CES)的高单向性、高横向局域度等特征,并说明了此边缘模还具有非常好的磁场可调性及对晶体结构无序度的低敏感性。据此,提出了两个基于LSPR-CES的单向畴壁波导模的应用设计:一是信号选择器。此选择器可实现不同信号从不同输出端口输出,也可使同一信号从不同端口输出。二是多通道分束器,由一个输入通道和三个输出通道组成。通过改变磁光圆柱的磁化方向调控输出通道数量。亦可根据需要,改变中心空腔内的非磁光材料介质圆柱的大小和折射率调控各通道的功率流比值。
【关键词】：磁光效应 局域表面等离激元 光子晶体 米散射
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O734
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 引言10-25
• 1.1 磁光效应概述10-14
• 1.2 表面等离激元共振效应14-18
• 1.3 磁光颗粒介质的表面等离激元共振效应18-21
• 1.4 本文主要工作21-23
• 参考文献23-25
• 第二章 磁光颗粒的局域表面等离激元共振效应25-45
• 2.1 散射系数26-29
• 2.2 局域表面等离激元共振效应29-42
• 2.2.1 远场特征29-30
• 2.2.2 近场特征30-37
• 2.2.3 尺寸效应37-42
• 2.3 本章小结42-44
• 参考文献44-45
• 第三章 基于磁光LSPR效应的光子晶体手征边缘态45-62
• 3.1 基本结构45-47
• 3.2 有效介质近似47-52
• 3.2.1 长波长近似的突破47-50
• 3.2.2 单向畴壁模条件50-52
• 3.3 数值模拟52-57
• 3.3.1 能带计算52-54
• 3.3.2 透射谱分析54-56
• 3.3.3 穿透深度56-57
• 3.4 应用设计57-60
• 3.5 本章小结60-61
• 参考文献61-62
• 第四章 总结62-64
• 攻读学位期间公开发表的论文64-65
• 致谢65-66

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本文编号：1108331