基于混合等離子體的納米腔中激光定向出射的研究.pdf

1、納米腔是一種尺寸在納米數(shù)量級(jí)的諧振腔，它的原理是在折射率不連續(xù)的介質(zhì)表面上的反射、衍射或者全反射等效應(yīng)，把光約束限制在一個(gè)納米尺寸的區(qū)域內(nèi)。納米腔在光通信器件和激光器等領(lǐng)域具有廣泛而有前景的應(yīng)用價(jià)值。
　　近年來(lái)，表面等離子體激元（Surface Plasmon Polaritons，SPPs）的混合等離子激元納米激光器吸引著廣大科研工作者的注意。它能夠突破衍射極限，在遠(yuǎn)低于其衍射限制的情況下產(chǎn)生和維持光。其強(qiáng)烈、相干而且具有限制

2、能力的光場(chǎng)，可以顯著提高光與物質(zhì)的相互作用，并且從根本上為生物傳感、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、光刻和光通信等領(lǐng)域帶來(lái)新的功能。然而現(xiàn)有的激光設(shè)計(jì)通常依賴于化學(xué)方法合成的納米線和納米微盤(pán)實(shí)現(xiàn)。這些化學(xué)合成的材料具有單晶等一系列優(yōu)點(diǎn)，但是其缺點(diǎn)也很明顯。這些結(jié)構(gòu)通常在基片上是隨機(jī)分布的，不適合于和片上的集成光回路之間的對(duì)接；同時(shí)，化學(xué)合成材料的形狀通常固定在特定的形狀，不具有好的方向性出射。
　　為了解決這些問(wèn)題，我們?cè)谡撐闹嗅槍?duì)自上而下的物理制備過(guò)

3、程設(shè)計(jì)了一種基于半導(dǎo)體-絕緣體-金屬的混合表面等離子納米腔，著重研究了制備過(guò)程中不可避免的因素，例如表面粗糙度，形變對(duì)于納米腔性質(zhì)的影響，并最終得到了一種具有高適應(yīng)性的單向平面內(nèi)發(fā)射的納米激光器的設(shè)計(jì)。
　　本論文集中研究了混合等離子體納米腔的構(gòu)型和激光出射特性，設(shè)計(jì)并仿真了一系列不同類型的納米腔，同時(shí)仿真研究了納米腔-波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)，在激光泵浦的條件下研究了納米腔的場(chǎng)分布、Q值變化以及激光定向出射的特性。
　　本論文主要做出了

4、以下工作：
　　建立了一種三維納米腔結(jié)構(gòu)，基于混合半導(dǎo)體-絕緣體-金屬的微腔結(jié)構(gòu)，仿真研究了納米腔的場(chǎng)分布和Q值等性質(zhì)。
　　接著，通過(guò)改變納米腔的形狀，對(duì)納米腔的外邊界和內(nèi)邊界等的形變研究了納米腔的Q值、有效模體積和珀塞爾因子等，我們的結(jié)果表明納米腔具有非常好的抗外界干擾能力以及較好的穩(wěn)定性能。
　　提出了一種納米腔-波導(dǎo)的新型結(jié)構(gòu)，得到了沿波導(dǎo)的單向出射。同時(shí)，改變波導(dǎo)寬度、納米腔表面粗糙度等，仿真研究了納米腔定向