基于暗态表面等离激元的纳米激光研究

发布时间：2021-10-02 06:37

　　表面等离激元具有突破衍射极限,增强局域电磁场等优点,是实现纳米尺度的光学控制的有效手段,所以被称为是理想的纳米集成光子学器件的载体。基于表面等离激元的光学器件在理论和实验上都已经得到证明,这说明表面等离激元将在纳米科学技术方面发挥重要的作用。近年来,Spaser因可以产生相干的纳米级场,具有包括纳米级光刻,超快光子纳米电路的制造,单分子生化传感和显微镜等广泛应用,而成为研究热点。人们对Spaser研究主要在于本身特性的研究,比如降低阈值,增大Purcell因子,和在生物方面的应用等。而表面等离激元的暗态是降低阈值的一个重要手段。它的一个重要优点是它们不会发生辐射损失,亮模式的这种损失将导致激光器拥有更高的阈值。因此暗态具有许多潜在的应用,如光电探测器,纳米振子和非线性光学等方面。本论文从理论上展示了基于梯形纳米环的暗态四极表面等离激元模式的Spaser,然后研究了基于周期结构的表面等离激元激光。主要研究结果如下:（1）梯形环的暗态四极模式可以在正入射时被激发,这是由分布在纳米环左侧和右侧的两个不同偶极子的相反相位引起的。通过计算改变结构参数d_s和h₀

【文章来源】：山东师范大学山东省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-2两种类型的等离子体纳米结构在入射光的电场和波矢的激励下的示意图

山东师范大学硕士学位论文6面等离激元，相关情况具体如图1-4[25]。图1-4金属铝膜上刻蚀光栅结构激发表面等离激元。棱镜内全反射消逝场（ATIR）主要是基于高折射率棱镜去补偿波矢。光波棱镜全反射，在发生全反射界面处会有一部分的倏逝场会穿透而进入到另一侧金属中去。从理论分析可知，倏逝场和全反射光的波矢相一致，这种类型激元的波矢和入射光波矢的平行部分分量匹配，这样就可激发出表面等离激元。这种类型耦合机制的结构有很多种，常见的如图1-5，此外还有层Kretschmann结构[26]。而这种类型的激发模式也有多种，以上模式外，还有近场光学探针激发，如图1-5。图1-5：(a)Kretschmann结构，(b)双层Kretschmann结构，(c)Otto结构；(d)近场光学探针激发。目前关于表面等离激元研究在不断深入，且很多新激发模式也不断的研发出，光纤探针耦合激发受到广泛关注[27]。Tong课题组利用光纤制备了纳米探针，基于此探针的倏逝场来耦合银纳米线和半导体纳米线，相关情况如图1-6[28]。分析此图可知单根银纳米线的表

(a)Kretschmann结构，(b)双层Kretschmann结构，

【参考文献】：
博士论文
[1]基于表面等离激元的微纳光子器件设计[D]. 张璇如.中国科学技术大学 2014

硕士论文
[1]共振表面等离子激元光场增强的纳米结构优化研究[D]. 田野.长春理工大学 2012



本文编号：3418156