远红外表面等离激元共振增强吸收结构研究

发布时间：2024-02-07 02:35

　　近年来,随着表面等离激元研究的快速发展,基于表面等离激元共振的金属纳米结构增强吸收特性开始被广泛应用于军用光电探测、传感及表面增强拉曼散射等众多领域,将表面等离激元共振用于新型红外探测器的设计开发是其中的重要研究方向之一。基于表面等离激元共振的红外探测系统可以应用于红外告警系统、小型无人机侦察、精确制导、夜视、热成像瞄准、火控、单兵等众多军事系统中,而提高红外探测器吸收层的吸收效率是提高探测器性能的一个重要手段。为了得到一种新型高效的远红外吸收结构,本文利用光栅补偿法可以激发表面等离激元共振的物理特性,以介质膜金属光栅结构作为研究对象,通过理论建模、数值模拟计算、解析计算等方法实现对远红外的增强吸收;并对其增强吸收特性进行了深入研究,解释了该结构增强吸收效应的物理机理;采用微纳加工技术制备了介质膜金属光栅结构,通过测量样品的反射光谱证明了该光栅结构对远红外的增强吸收效应。本文的主要研究内容及创新性研究成果如下:1.为了实现远红外的增强吸收,设计了空气/金属光栅/介质膜/空气四层光栅结构模型,采用严格耦合波分析方法模拟计算了远红外在该光栅结构的吸收效率,优化结构参数后可实现对横磁极化垂直...

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1(a)传播型表面等离极化激元；(b)局域表面等离激元共振示意图

应的量子化的粒子不再是一个纯粹的光子，而是耦合于介质极化电荷的光子，通之为“极化子”。通常见到的有声子极化子（Phonon-Polaritons），它是光子和介声子的相互作用。金属对电磁场的光学响应主要是光场和金属内等离激元的相互，称这种在金属中传播的电磁波为等离子体极化子，也称....

图1.2(a)表面等离激元在金属/介质界面处的电磁场、电荷分布；

图1.2(a)表面等离激元在金属/介质界面处的电磁场、电荷分布；(b)|Ez|在界面附近随距离增加呈指数衰减米结构的表面等离激元激发能够产生非常特殊的光电性质，例电场，使拉曼散射增强1010倍以上，从而可以探测单个分子的的表面等离激元的本质是光子把能量转换成金属中电子的动能....

图1.3不同形貌的银颗粒的暗场散射谱（插图是对应颗粒的TEM图）

面等离激元激发能够产生非常特殊的光电散射增强1010倍以上，从而可以探测单个激元的本质是光子把能量转换成金属中电来。它能把电磁波的能量压缩到极小的结片的制造和超高灵敏的分子探测。光波长相当或小于光波长的金属纳米颗粒约束，因而使其性质与上面提到的二维无限大的改变。在这种颗粒状的结....

图1.4双层复合金属光栅结构示意图

也是国内外关注的研究热点。结构设计不同，其来实现，如表面等离极化激元[4,101-104]、晶格共振腔共振模式[6,7,109]、光栅表面沟槽的共振腔模式材料中的电磁耦合[110,111]等。究还限于理论计算，并没有进行工艺实现。很多真正实现光栅结构的制备加工，如上文提到的矩结构....

本文编号：3896616