基于MIM表面等离子激元耦合谐振腔的多重Fano共振研究

发布时间：2024-04-23 02:30

　　表面等离子激元(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)是一种由金属表面的集群振荡自由电子与外界光子相互耦合激发而产生的一种电磁波模式。SPPs具有克服光衍射极限的能力,特别是基于SPPs的金属-介质-金属(Metal-Insulator-Metal,MIM)波导结构具有高约束、低损耗、传播长度长和制造简单等优势,因此在高密度集成光学领域具有非常广阔的应用前景。金属纳米结构中,Fano共振作为一种特殊的共振形式,具有典型的尖锐非对称线型,可以得到较高的检测灵敏度和品质因数(Figure of merit,FOM),再加上Fano共振具备增强生物化学传感光谱等优点,因此与MIM表面等离子激元波导的优势相结合,在生物化学传感领域展现出良好的应用潜力。本文基于SPPs理论设计了三种MIM波导耦合谐振腔的Fano共振传感系统。首先,提出了MIM波导耦合半圆环谐振腔结构,研究表明,当入射光传输通过该结构系统时形成了两种模式的Fano共振,并且可以通过调节结构几何参数和介质折射率对Fano共振谱进行灵活调控,计算得到两个模式下的品质因数为3.05×10⁵

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1离散态和连续态的叠加阐述Beulter-Fano公式的示意图

兰州大学硕士学位论文基于MIM表面等离子激元耦合谐振腔的多重Fano共振研究41.3Fano共振1.3.1Fano共振的概念及形成机理Fano共振是经典光学和量子系统中一种特殊的共振现象，表现为在透射谱中呈现尖锐的非对称线型，最早是Beutler在里德堡原子的吸收光谱中发现了非对....

图1-2Fano共振的谐波振荡器模型

固有频率时，其共振却被抑制，Fano共振就是这样一种典型的共振，因此也被称为相消共振。如图1-2为Fano共振的谐波振荡器模型，其中图1-2(a)为受外力驱动的谐波振荡器双耦合阻尼振子，在图1-2(b)中可以观察到在频率处对应的共振峰是标准的Lorentzian共振，为典型的增强....

图1-3短谐振腔耦合凹槽结构传感器的结构图和透射特性

肪辰橹收凵渎实谋浠?訤ano共振谱的影响相当大，表现出非常好的灵敏性，而且这类结构系统具有较高的品质因数，利用这一特性可以设计高灵敏度传感器。基于以上原理和特性，近年来大量的基于MIM波导的Fano共振结构被设计出来，为我们更加深入了解Fano共振的原理和应用提供了帮助。2015....

图1-4等离子体原理图和几何参数

兰州大学硕士学位论文基于MIM表面等离子激元耦合谐振腔的多重Fano共振研究72016年，北京邮电大学的ZhangYunyun等人设计了一种MIM波导光纤传感器[47]，是由矩形槽和边界耦合腔组成的等离子体结构，结构示意图如图1-4所示。仿真结果表明，边界耦合腔提供局部离散状态，....

本文编号：3962482