基于表面等离激元与波导共振耦合的研究

发布时间：2020-12-14 07:12

　　表面等离子体激元（SPP）是一种在金属表面区域的自由电子和光子相互作用而形成的电磁振荡。由于其突破光的衍射极限,使得人们在亚波长尺寸上对电磁场能量进行传导、分束和聚焦等操作,因此被广泛应用于光纤通讯、光学传感、太阳能等领域。基于SPP与波导（WG）模式耦合的传感器凭借其高灵敏度和稳定性是目前应用最多的一种探测器件。目前,有关SPP与WG耦合的工作已有大量报道,但是缺少对两者耦合规律的系统研究。当金属层和波导之间的耦合层厚度较大时,它们之间的耦合较弱,表现为法诺共振;当中间层厚度低于某一临界值时,强耦合导致法诺共振相互作用变化为杂化模式行为。基于这两种不同的耦合模式,本论文提出了一种双金属层激发的SPP与WG模式耦合的传感器结构,主要研究如下:研究了常用的多层平面波导结构并定义了SPP与WG耦合模式的耦合系数,通过改变金属层厚度、双金属层配比以及耦合层厚度研究不同结构参数对耦合强度的影响。提取了耦合系数、共振波长、半峰宽和传播常数差等物理参数,获得了SPP与WG耦合规律,并最优化了Au/Ag配比和金属层厚度等参数。设计了一种新的双金属层激发的SPP与WG模式耦合的传感器结构模型,使用传输... 

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

SPP电磁波示意图

华东师范大学硕士学位论文4图1.2Ag阵列的SPP透射光谱(a)和透射光谱随入射角的变化曲线(b)从此，金属基薄膜结构开始备受人们关注。2003年，随着《SurfacePlasmonSubwavelengthOptics》这篇极具代表性的论文被Barnes和Ebbsen在自然杂志上发表（如图1.3），SPP技术引起了物理、材料、生物等多个领域的专家的研究兴趣[13]。这篇论文研究发现，在金属微纳结构中，表面等离激元使得光场中的电矢量局域在很小的空间结构中，如图1.3。2005年，Berini在表面等离激元结构的基础上设计了一种由有限宽Au纳米结构激发的长程SPP（LRSPP）的金属纳米波导结构[14]，成功克服了SPP长距离传导过程中的高损耗问题，标志着SPP技术的发展与应用又迈出了一大步。图1.3Barnes和Ebbsen等设计的表面等离子体带结构及电场增强

华东师范大学硕士学位论文4图1.2Ag阵列的SPP透射光谱(a)和透射光谱随入射角的变化曲线(b)从此，金属基薄膜结构开始备受人们关注。2003年，随着《SurfacePlasmonSubwavelengthOptics》这篇极具代表性的论文被Barnes和Ebbsen在自然杂志上发表（如图1.3），SPP技术引起了物理、材料、生物等多个领域的专家的研究兴趣[13]。这篇论文研究发现，在金属微纳结构中，表面等离激元使得光场中的电矢量局域在很小的空间结构中，如图1.3。2005年，Berini在表面等离激元结构的基础上设计了一种由有限宽Au纳米结构激发的长程SPP（LRSPP）的金属纳米波导结构[14]，成功克服了SPP长距离传导过程中的高损耗问题，标志着SPP技术的发展与应用又迈出了一大步。图1.3Barnes和Ebbsen等设计的表面等离子体带结构及电场增强


本文编号：2916045