基于微结构的光场偏振和相位操控研究
发布时间：2021-04-10 12:22
相位和偏振是光的两个重要属性。近年来,随着微加工技术的发展,基于孔、缝、凹槽和突起等金属微结构对光场的操控引起了人们的关注。光与金属微结构相互作用时激发的表面等离激元（SPPs）对微结构具有很强的依赖性,因此借助金属微结构可以在亚波长尺度范围内对光场进行操控,也由此引发了微纳光学元件的研制与开发。微纳光学元件能够极大地缩小光学功能器件的尺寸,这对于集成光路的实现具有重要的意义。基于金属微结构的光场偏振和相位操控的研究是近年来纳米光子学领域的研究热点。本论文是以贵金属银作为激发SPPs的材料,并基于刻蚀在银膜上的亚波长矩形孔组成的不同微结构开展光场偏振和相位操控的研究。论文的创新性工作包括基于金属微结构开展光偏振态检测的研究、基于金属微结构开展光偏振态转换的研究和基于金属微结构开展等离涡旋产生的研究等内容。论文的具体内容安排如下:1.光的偏振态是本文研究的焦点问题,绪论部分详细描述不同光波的偏振态。首先依据偏振态的不同对入射光波进行分类,并从相位的角度分析偏振态间的转变,利用Jones矩阵给出完全偏振光和常用偏振器件的数学描述。其次介绍光与金属相互作用时产生的SPPs的特点及常见的的激发...
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
完全偏振光(a)线偏振光(b)椭圆偏振光(c)圆偏振光光在传播过程中电场振动方向始终保持不变的光波为线偏振光(Linearly
31.1.2 由相位差引起的偏振变化图1.2 椭圆偏振光的特征参数自由空间中传播的光波是横波，沿 z 轴传播时的光波只存在 x 和 y 方向上的电场分量，此时光波的偏振态可采用两维直角坐标系来描述。由于圆偏振光和线偏振光是椭圆偏振光的两种特殊形式，另外椭圆偏振光和圆偏振光可以看做是两个相互垂直并且具有一定相位差的线偏振光的叠加，因此任意完全偏振光可用两正交的线偏振光来表示[16]： cos()cos()00yyyxxxEEtkzEEtkz (1-1)其中 E0x和 E0y是 x 和 y 方向上的电场振幅，ω是光波频率，k 是光波波矢，φx和φy分别是 x和 y轴上的电场初相。将上式合成可得任意完全偏振光矢量：0 0( ) ( )x x y y x x x y y yE E e E e E cos t kz e E cos t kz e (1-2)为了描述电场矢量端点的轨迹，将（1-2）式中的ωt-kz 项消除后便得到了任意完全偏振光的表达式： yxyxxyxyyyxxEEEEEEEE 20020202cossin(1-3)不难看出
x的取值讨论椭圆偏振光旋转方向和椭偏程度。图1.3 φy-φx取不同值时的偏振光椭圆轨迹当φy-φx=0 或π时，代入(1-3)式可得 Ey=±Ex(E0y/E0x)，因此椭圆方程简化为了一般的直线函数，其中“±”分别代表直线过一三象限和二四象限的两种情况，如图 1.3 (a)和图 1.3 (e)所示。此时的线偏振光的偏振角β可用直线的斜率表示，即β=arctan(±E0y/E0x)。当φy-φx=π/2 或 3π/2 时，代入(1-3)式化简后得(Ex/E0x)2+(Ey/E0y)2=1，这是标准的正椭圆方程，椭圆的主轴与坐标轴正好重合，如图 1.3 (c)和图 1.3 (g)所示。如果令 E0x=E0y=A
【参考文献】：
期刊论文
[1]偏振光应用于癌症早期检测的研究进展[J]. 杜玲艳,詹旭. 四川理工学院学报(自然科学版). 2010(06)
[2]微纳光学结构及应用[J]. 周常河. 激光与光电子学进展. 2009(10)
[3]表面等离激元研究新进展[J]. 王振林. 物理学进展. 2009(03)
[4]光通信系统中圆偏振光的应用研究[J]. 崔准,陈名松. 光通信技术. 2006(04)
[5]偏振光学在交通安全中的应用研究[J]. 薄秀华,张文雪. 河北省科学院学报. 2003(03)
[6]经皮神经电刺激和红外偏振光联合应用对老年带状疱疹后神经痛的影响[J]. 赵英,闵若谦,舒琼. 中国康复医学杂志. 2003(01)
[7]偏振光在保密通信中的应用研究[J]. 胡庆,王敏琦,袁绥华. 半导体光电. 2001(06)
[8]偏振光的矩阵描述[J]. 洪方泰. 台州师专学报. 1995(06)
[9]偏振器件的琼斯矩阵[J]. 梁铨廷. 光学仪器. 1988(04)
本文编号：3129630
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
完全偏振光(a)线偏振光(b)椭圆偏振光(c)圆偏振光光在传播过程中电场振动方向始终保持不变的光波为线偏振光(Linearly
31.1.2 由相位差引起的偏振变化图1.2 椭圆偏振光的特征参数自由空间中传播的光波是横波，沿 z 轴传播时的光波只存在 x 和 y 方向上的电场分量，此时光波的偏振态可采用两维直角坐标系来描述。由于圆偏振光和线偏振光是椭圆偏振光的两种特殊形式，另外椭圆偏振光和圆偏振光可以看做是两个相互垂直并且具有一定相位差的线偏振光的叠加，因此任意完全偏振光可用两正交的线偏振光来表示[16]： cos()cos()00yyyxxxEEtkzEEtkz (1-1)其中 E0x和 E0y是 x 和 y 方向上的电场振幅，ω是光波频率，k 是光波波矢，φx和φy分别是 x和 y轴上的电场初相。将上式合成可得任意完全偏振光矢量：0 0( ) ( )x x y y x x x y y yE E e E e E cos t kz e E cos t kz e (1-2)为了描述电场矢量端点的轨迹，将（1-2）式中的ωt-kz 项消除后便得到了任意完全偏振光的表达式： yxyxxyxyyyxxEEEEEEEE 20020202cossin(1-3)不难看出
x的取值讨论椭圆偏振光旋转方向和椭偏程度。图1.3 φy-φx取不同值时的偏振光椭圆轨迹当φy-φx=0 或π时，代入(1-3)式可得 Ey=±Ex(E0y/E0x)，因此椭圆方程简化为了一般的直线函数，其中“±”分别代表直线过一三象限和二四象限的两种情况，如图 1.3 (a)和图 1.3 (e)所示。此时的线偏振光的偏振角β可用直线的斜率表示，即β=arctan(±E0y/E0x)。当φy-φx=π/2 或 3π/2 时，代入(1-3)式化简后得(Ex/E0x)2+(Ey/E0y)2=1，这是标准的正椭圆方程，椭圆的主轴与坐标轴正好重合，如图 1.3 (c)和图 1.3 (g)所示。如果令 E0x=E0y=A
【参考文献】：
期刊论文
[1]偏振光应用于癌症早期检测的研究进展[J]. 杜玲艳,詹旭. 四川理工学院学报(自然科学版). 2010(06)
[2]微纳光学结构及应用[J]. 周常河. 激光与光电子学进展. 2009(10)
[3]表面等离激元研究新进展[J]. 王振林. 物理学进展. 2009(03)
[4]光通信系统中圆偏振光的应用研究[J]. 崔准,陈名松. 光通信技术. 2006(04)
[5]偏振光学在交通安全中的应用研究[J]. 薄秀华,张文雪. 河北省科学院学报. 2003(03)
[6]经皮神经电刺激和红外偏振光联合应用对老年带状疱疹后神经痛的影响[J]. 赵英,闵若谦,舒琼. 中国康复医学杂志. 2003(01)
[7]偏振光在保密通信中的应用研究[J]. 胡庆,王敏琦,袁绥华. 半导体光电. 2001(06)
[8]偏振光的矩阵描述[J]. 洪方泰. 台州师专学报. 1995(06)
[9]偏振器件的琼斯矩阵[J]. 梁铨廷. 光学仪器. 1988(04)
本文编号：3129630
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