銀膜凹槽及其周期結構表面等離子激元的研究.pdf

1、近二十年來,隨著納米科技的發(fā)展和近場光學顯微鏡的發(fā)明,光電子領域正經(jīng)歷一場前所未有的巨大變革,新的交叉學科和研究方向不斷涌現(xiàn).金屬材料由于其獨特的物理特性引起了人們越來越多的關注,并開創(chuàng)了一個全新的研究學科:等離激元學.表面等離子體是局域在金屬表面的一種由自由電子和光子相互作用形成的激發(fā)態(tài)倏逝波.倏逝波富含物體表面的亞波長結構信息,所以倏逝波是研究近場光學的核心內(nèi)容.隨離開物體表面距離的增加倏逝波迅速衰減,不能向遠場傳輸.但如果用小于波

2、長的小孔或顆?？拷矬w表面,可將倏逝波散射到遠場,從而實現(xiàn)物體表面的精細結構信息的測量.
　　本文利用適用于理想導體和金屬的二維時域有限差分法,編制了Fortran程序數(shù)值模擬了TM平面波經(jīng)附加亞波長結構的狹縫時透射光場的光強分布.本論文首先討論了改變附加在物體表面亞波長結構的形狀和數(shù)量,對狹縫的透射光強分布的影響.然后研究了光經(jīng)帶有凹槽的狹縫時的異常透射現(xiàn)象,分析了凹槽結構的幾何參數(shù)對透射光強的影響.最后引入了Drude模型推導

3、出適合Ag的時域有限差分迭代公式,并數(shù)值模擬了光經(jīng)Ag亞波長結構的光強分布圖.
　　第一章主要介紹了表面等離子體的研究背景,表面等離子體的基本理論、表面等離子體波的特征長度和激發(fā)方式第二章介紹了數(shù)值計算方法時域有限差分法(FDTD)的基本原理以及特點,簡單概述了它的發(fā)展應用,給出了時域有限差分法完全匹配層吸收邊界條件.結合Ag的模型實現(xiàn)了時域有限差分法的仿真程序.
　　第三章采用納米凹槽的結構,凹槽均勻分布在狹縫兩側,分別研

4、究了凹槽個數(shù)、凹槽的深度、相鄰凹槽的間距、凹槽寬度和薄膜厚度的變化對透射光場分布的影響,做出光強的灰度圖.首先狹縫兩側凹槽的個數(shù)從1變化到10,通過長方形結構數(shù)量的變化,可以看出光強隨著離狹縫的距離的增加而逐漸減弱.然后我們就取狹縫一側凹槽數(shù)量為3,再來研究凹槽個數(shù)、凹槽的深度、相鄰凹槽的間距、凹槽寬度和薄膜厚度的變化對透射光場分布的影響.取凹槽深度h分別為50nm,100nm,150nm,200nm,250nm,300nm,可以看出h