复合超表面结构的表面等离激元偏振控制光开关研究
发布时间：2022-10-10 12:48
表面等离激元（Surface Plasmon,SP）作为一种光与贵金属表面自由电子相互作用产生的电磁模式,具有局域场增强的能力,可以将光局域在很小的尺寸空间内,使光子器件达到亚波长尺寸,突破光学衍射极限。基于表面等离激元的超表面结构可在纳米尺寸上操控光子,为实现高集成化、小型化、高性能的纳米光子学器件提供了一种有效的途径。光开关作为集成光路的基本逻辑器件,它的发展对集成光路的构建尤为重要。目前,基于各种原理及调控方式的光开关相继被提出并设计,偏振态作为光的一个基本要素,在光与物质相互作用过程中对其光学特性起着决定性的作用,如果可以通过偏振态实现对光的开关控制将具有非常重要的研究意义。本论文基于有限元方法研究了几种不同纳米棒结构的偏振调控光开关效果及性能,主要工作如下:首先设计了由三组平行双纳米棒构成的类T型复合超表面结构,实现偏振控制的Fano光开关,该结构由四个水平纳米棒及两个竖直纳米棒组成。当入射光的偏振角度变化π/2时,可实现光开关功能,开关比分别为16.3 dB和18.5 dB,该结构具有较高的灵敏度1147.8 nm/RIU。同时,研究了结构参数变化对透射光谱的影响,光开关的...
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 表面等离激元概述
1.2.1 表面等离激元基本概念
1.2.2 表面等离激元性质及应用
1.3 表面等离激元光开关研究现状分析
1.3.1 表面等离激元热光开关
1.3.2 表面等离激元电光开关
1.3.3 表面等离激元全光开关
1.3.4 光开关现阶段存在的问题
1.4 本论文主要研究内容及工作安排
2 表面等离激元理论及计算方法
2.1 表面等离激元基本理论
2.1.1 金属粒子表面等离激元共振理论
2.1.2 表面等离激元共振耦合模式理论
2.1.3 周期性阵列结构表面晶格共振理论
2.2 有限元计算方法
2.2.1 有限元方法介绍
2.2.2 有限元方法基本原理
2.2.3 COMSOL Multiphysics仿真建模方法
2.3 光开关参数指标计算方法
2.4 本章小结
3 平行双纳米棒复合的类T型超表面结构偏振控制光开关
3.1 引言
3.2 表面等离激元共振金纳米棒耦合模式研究
3.3 类T型纳米棒复合超表面结构及参数
3.4 类T型纳米棒超表面结构偏振控制光开关效果及其性能研究
3.5 类T型纳米棒超表面结构参数对光开关特性的影响
3.6 本章小结
4 双IL纳米棒复合超表面结构偏振控制PIT光开关
4.1 双IL纳米棒复合超表面结构及参数
4.2 双IL纳米棒复合超表面结构偏振控制光开关效果及其性能研究
4.3 双IL纳米棒复合超表面结构参数对光开关特性的影响
4.4 本章小结
5 类矩形纳米棒四聚体超表面结构的偏振控制光开关
5.1 类矩形纳米棒四聚体超表面结构设计
5.2 类矩形纳米棒超表面结构开关效果
5.3 类矩形纳米棒超表面结构偏振调控效果
5.4 类矩形纳米棒超表面结构偏振光开关的性能研究
5.5 类矩形纳米棒超表面结构参数透射光谱的影响
5.5.1 周期参数对透射光谱的影响
5.5.2 结构参数对透射特性的影响
5.6 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面等离激元应用研究新进展[J]. 高开,唐浩,栾中岳,郝会颖. 化工新型材料. 2013(01)
[2]表面等离激元——机理、应用与展望[J]. 童廉明,徐红星. 物理. 2012(09)
[3]表面等离子体激元的若干新应用[J]. 雷建国,刘天航,林景全,高勋,厉宝增. 中国光学与应用光学. 2010(05)
[4]表面等离激元研究新进展[J]. 王振林. 物理学进展. 2009(03)
[5]Metal-dielectric-metal plasmonic waveguide devices for manipulating light at the nanoscale[J]. Georgios Veronis,Sükrü Ekin Kocabas,David A.B.Miller,MarkL.Brongersma,Shanhui Fan. Chinese Optics Letters. 2009(04)
博士论文
[1]金属微纳米结构局域表面等离激元共振和表面等离极化激元传播特性研究[D]. 张志东.西南交通大学 2014
[2]金属纳米粒子表面等离子体共振效应的调控及相关应用[D]. 曲文刚.中国科学技术大学 2013
本文编号：3689650
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 表面等离激元概述
1.2.1 表面等离激元基本概念
1.2.2 表面等离激元性质及应用
1.3 表面等离激元光开关研究现状分析
1.3.1 表面等离激元热光开关
1.3.2 表面等离激元电光开关
1.3.3 表面等离激元全光开关
1.3.4 光开关现阶段存在的问题
1.4 本论文主要研究内容及工作安排
2 表面等离激元理论及计算方法
2.1 表面等离激元基本理论
2.1.1 金属粒子表面等离激元共振理论
2.1.2 表面等离激元共振耦合模式理论
2.1.3 周期性阵列结构表面晶格共振理论
2.2 有限元计算方法
2.2.1 有限元方法介绍
2.2.2 有限元方法基本原理
2.2.3 COMSOL Multiphysics仿真建模方法
2.3 光开关参数指标计算方法
2.4 本章小结
3 平行双纳米棒复合的类T型超表面结构偏振控制光开关
3.1 引言
3.2 表面等离激元共振金纳米棒耦合模式研究
3.3 类T型纳米棒复合超表面结构及参数
3.4 类T型纳米棒超表面结构偏振控制光开关效果及其性能研究
3.5 类T型纳米棒超表面结构参数对光开关特性的影响
3.6 本章小结
4 双IL纳米棒复合超表面结构偏振控制PIT光开关
4.1 双IL纳米棒复合超表面结构及参数
4.2 双IL纳米棒复合超表面结构偏振控制光开关效果及其性能研究
4.3 双IL纳米棒复合超表面结构参数对光开关特性的影响
4.4 本章小结
5 类矩形纳米棒四聚体超表面结构的偏振控制光开关
5.1 类矩形纳米棒四聚体超表面结构设计
5.2 类矩形纳米棒超表面结构开关效果
5.3 类矩形纳米棒超表面结构偏振调控效果
5.4 类矩形纳米棒超表面结构偏振光开关的性能研究
5.5 类矩形纳米棒超表面结构参数透射光谱的影响
5.5.1 周期参数对透射光谱的影响
5.5.2 结构参数对透射特性的影响
5.6 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面等离激元应用研究新进展[J]. 高开,唐浩,栾中岳,郝会颖. 化工新型材料. 2013(01)
[2]表面等离激元——机理、应用与展望[J]. 童廉明,徐红星. 物理. 2012(09)
[3]表面等离子体激元的若干新应用[J]. 雷建国,刘天航,林景全,高勋,厉宝增. 中国光学与应用光学. 2010(05)
[4]表面等离激元研究新进展[J]. 王振林. 物理学进展. 2009(03)
[5]Metal-dielectric-metal plasmonic waveguide devices for manipulating light at the nanoscale[J]. Georgios Veronis,Sükrü Ekin Kocabas,David A.B.Miller,MarkL.Brongersma,Shanhui Fan. Chinese Optics Letters. 2009(04)
博士论文
[1]金属微纳米结构局域表面等离激元共振和表面等离极化激元传播特性研究[D]. 张志东.西南交通大学 2014
[2]金属纳米粒子表面等离子体共振效应的调控及相关应用[D]. 曲文刚.中国科学技术大学 2013
本文编号：3689650
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