表面等离激元谐振腔耦合型波导体系中的干涉效应研究

发布时间：2021-04-24 05:20

　　干涉现象是物质波动性最直接的证据,表面等离激元光子学的兴起使亚波长尺度的光调控成为可能。表面等离激元是局域在金属-介质界面上的表面电磁波,其局域性是突破传统光学衍射极限的关键因素,其传播损耗是决定这种表面电磁波传输距离的关键因素。然而,金属纳米结构的表面等离激元模式由于非辐射损耗大,无法实现主动控制阻碍了其实际应用。本文拟针对石墨烯表面等离激元局域性强、损耗低、共振频率动态可调的特点,利用理论分析、数值模拟及与实验相结合的方法,探索表面等离激元波导模式干涉的物理机制及其在等离激元诱导透明、诱导吸收以及滤波器件方面的潜在应用。在前人的工作基础上,本文紧紧围绕表面等离激元波导模式的干涉效应这一主题,从相长干涉、相消干涉和法布里-玻罗干涉三个角度,阐述了六项具体研究工作:（1）提出了近场耦合型石墨烯等离激元诱导透明波导及其耦合模理论模型;利用时域有限差分方法研究了该结构的传输和共振特性,得到了石墨烯纳米带的宽度与共振波长的依赖关系。利用表面等离激元波导的耦合模理论进一步明确了该结构的物理图像。研究了近场耦合型石墨烯等离激元诱导透明波导的近场干涉机理与共振特性。结果表明,石墨烯纳米带谐振腔1由... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 金属-介质-金属等离激元波导
    1.3 石墨烯等离激元波导
        1.3.1 石墨烯的电导率模型
        1.3.2 石墨烯等离激元波导模式
    1.4 等离激元诱导透明
    1.5 本文的主要内容
第2章 理论与数值计算方法
    2.1 引言
    2.2 典型的唯象理论模型
        2.2.1 耦合模理论
        2.2.2 耦合洛伦兹谐振子模型
        2.2.3 转移矩阵方法
    2.3 时域有限差分方法
        2.3.1 基本形式
        2.3.2 稳定条件和边界条件
    2.4 本章小结
第3章 近场耦合型石墨烯等离激元诱导透明波导
    3.1 引言
    3.2 石墨烯等离激元谐振腔耦合型波导
        3.2.1 计算结构及其近场耦合模型
        3.2.2 数值计算结果与耦合模理论分析
        3.2.3 结构参数对传输特性的影响
    3.3 近场耦合型石墨烯等离激元诱导透明波导
        3.3.1 计算结构及其近场耦合模型
        3.3.2 数值计算结果与耦合模理论分析
        3.3.3 结构参数对传输特性的影响
        3.3.4 慢光应用
    3.4 本章小结
第4章 相位耦合型石墨烯等离激元诱导透明波导
    4.1 引言
    4.2 计算结构及其相位耦合模型
    4.3 数值计算结果与转移矩阵理论分析
    4.4 结构参数对传输特性的影响
    4.5 慢光应用
    4.6 本章小结
第5章 近场耦合型石墨烯等离激元诱导吸收波导
    5.1 引言
    5.2 计算结构及其近场耦合模型
    5.3 数值计算结果与耦合模理论分析
    5.4 结构参数对传输特性的影响
    5.5 本章小结
第6章 高灵敏度等离激元诱导吸收传感器
    6.1 引言
    6.2 计算结构及其近场耦合模型
    6.3 数值计算结果与耦合洛伦兹谐振子理论分析
    6.4 结构参数对吸收特性的影响
    6.5 本章小结
第7章 狄拉克半金属等离激元谐振腔耦合型波导
    7.1 引言
    7.2 计算结构
    7.3 色散特性与数值计算结果
    7.4 结构参数对传输特性的影响
    7.5 本章小结
第8章 局域性增强的狄拉克半金属等离激元波导
    8.1 引言
    8.2 计算结构及其色散特性
    8.3 数值计算结果与讨论
    8.4 结构参数对传输特性的影响
    8.5 本章小结
结论与展望
参考文献
附录A 攻读学位期间发表的学术论文
附录B 攻读学位期间所参加的科研项目
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]表面等离子体亚波长光学原理和新颖效应[J]. 顾本源.  物理. 2007(04)

博士论文
[1]亚波长金属光栅与等离子波导的光传输特性研究[D]. 向东.湖南大学 2012



本文编号：3156757