金屬微結(jié)構(gòu)中光偏轉(zhuǎn)操作的研究.pdf

1、金屬亞波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的研究對(duì)于光學(xué)未來(lái)的發(fā)展方向——微光學(xué)研究具有重要意義。因?yàn)槔媒饘賮啿ㄩL(zhǎng)微結(jié)構(gòu)制作的光學(xué)器件，不僅可以利用金屬表面等離子體效應(yīng)形成增強(qiáng)透射等新效應(yīng)，提高器件的性能；同時(shí)這種微結(jié)構(gòu)器件的尺寸都在納米量級(jí)，可以大大的降低器件的尺度。
　　 基于金屬亞波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)研究如此重要的意義。本論文的工作主要集中在討論利用FDTD方法模擬亞波長(zhǎng)金屬微結(jié)構(gòu)對(duì)光傳播的影響，特別是利用此結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)透射光的偏轉(zhuǎn)。
　　 1.對(duì)填充

2、不同折射率電介質(zhì)的金屬亞波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)影響透射光偏轉(zhuǎn)的研究。通過(guò)向金屬亞波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)狹縫中填充空氣和折射率不同的電介質(zhì)的對(duì)比模擬。本研究證明了后者可以使透射光發(fā)生偏轉(zhuǎn)。同時(shí)，進(jìn)一步討論和研究表明，改變模擬參數(shù)，如金屬銀層上的狹縫數(shù)量、狹縫寬度、狹縫間的中心距離、金屬銀層的厚度和計(jì)算微元的尺寸對(duì)模擬結(jié)果都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。這其中狹縫寬度和中心距離的增大，會(huì)導(dǎo)致透射光偏轉(zhuǎn)的變小。而金屬層的厚度的增加則會(huì)明顯導(dǎo)致透射光偏轉(zhuǎn)角的增大。當(dāng)金屬層的厚度由

3、100nm增大到500nm時(shí)，透射偏轉(zhuǎn)角由0.808度增加到了3.906度。最后，根據(jù)上面討論的結(jié)果，在金屬層厚度為500nm的條件下，通過(guò)調(diào)整金屬狹縫的寬度和中心間距等參數(shù)，得到了一個(gè)“最優(yōu)”結(jié)構(gòu)。光通過(guò)這個(gè)結(jié)構(gòu)的透射偏轉(zhuǎn)角由5度左右提高到了7度左右。
　　 2.對(duì)楔形金屬陣列的透射光光場(chǎng)分布的討論。首先，通過(guò)一個(gè)75度傾角的楔形金屬陣列結(jié)構(gòu)，證明了楔形金屬陣列能夠引發(fā)透射光光場(chǎng)偏轉(zhuǎn)。但是這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)透射光偏轉(zhuǎn)，需要較大的傾角

4、，在傾角為75度的情況下，得到的透射光傾角不足1度。為了能夠提高楔形金屬陣列的透射偏轉(zhuǎn)角，設(shè)計(jì)通過(guò)改變金屬陣列末端的切角，來(lái)增加金屬和光的相互作用，提高透射偏轉(zhuǎn)角。通過(guò)6組對(duì)比模擬發(fā)現(xiàn)，傾角為60度和75度的楔形金屬陣列的最大透射偏轉(zhuǎn)分別對(duì)應(yīng)著30度和45度的切角，此時(shí)的透射偏轉(zhuǎn)角均達(dá)到2度以上。因此，本文可以得出結(jié)論，楔形金屬陣列能夠?qū)崿F(xiàn)透射光偏轉(zhuǎn)。但是要獲較大的透射偏轉(zhuǎn)角，需要改變金屬條末端的切角。不同傾角的金屬陣列，達(dá)到最大透射偏