聲子極化激元與太赫茲天線的相互作用及其場局域增強(qiáng)特性研究.pdf

1、1951年，黃昆先生發(fā)表了一篇題為《論輻射場和離子晶體間的相互作用》的文章，并提出了一對唯象方程，后稱“黃昆方程”。該方程首次確立了光學(xué)位移、宏觀電場和電極化強(qiáng)度三者之間的關(guān)系。在該文中，黃昆先生首次提出了一種新的耦合振動模，并指出它是電磁場中的光子與離子晶體或者極性晶體中橫向振動的光學(xué)聲子之間相互耦合的結(jié)果。而后這種耦合振動模的量子于1958年被美國的物理學(xué)家 Hopfield正式命名為極化激元（polariton）。1965年，美國

2、的物理學(xué)家Henry和Hopfield在做半導(dǎo)體材料GaP的拉曼散射實驗時首次證實了聲子極化激元的存在。隨后這種耦合振動模式很快引起了人們的極大興趣，極化激元一詞也被廣泛使用。近些年來人們主要通過飛秒激光脈沖激發(fā)鐵電晶體（如鈮酸鋰、鉭酸鋰）來獲得聲子極化激元，并對其做了大量的研究。研究內(nèi)容主要涉及到聲子極化激元的產(chǎn)生、傳輸、與操控等方面。
　　聲子極化激元的頻率在太赫茲波段（0.1 THz~10 THz）內(nèi)，故可將其作為一種太赫茲

3、波源。本文即是以飛秒激光脈沖激發(fā)鐵電晶體產(chǎn)生的聲子極化激元為激發(fā)源，來研究太赫茲波與金屬天線之間的相互作用及電場的局域增強(qiáng)特性。
　　本文首先介紹了太赫茲聲子極化激元的發(fā)展歷程及其用途，其次介紹了它的物理方程及相關(guān)的幾種基本的成像探測手段。在本工作中設(shè)計了兩種太赫茲波段的金屬天線，一種為常見的對稱的棒狀天線結(jié)構(gòu)，另一種新穎的天線結(jié)構(gòu)，該對稱的棒狀天線結(jié)構(gòu)的末端為tip形狀。隨后詳細(xì)的介紹了以薄片鈮酸鋰晶體為基底的金屬天線的加工過程