表面等離子體波導光傳播調控技術研究.pdf

1、為適應集成光學的發(fā)展，具有新穎物理效應的納米結構光子集成元器件是當今光學領域前沿和熱點研究課題。表面等離子體結構和器件在調控光的傳播和實現(xiàn)新型光子器件的高度集成的納米方面提供了一個好的解決方案而得到人們的廣泛關注。國際上對基于表面等離子體的光調控進行了深入研究，包括類電磁誘導透明、非線性效應增強、表面等離子體共振傳感器等等。這些研究中，入射光的偏振敏感性、表面粗糙度的影響、工作帶寬較窄等問題還需要解決?；诖?，本論文針對表面等離子體波導

2、中光傳播調控問題進行了以下幾方面的研究：
　　1．表面等離子體偏振無關的類電磁誘導透明研究
　　人們在基于表面等離子體的耦合系統(tǒng)中獲得了全光類電磁誘導透明，其透明機制包括兩個方面，第一種機制可以理解為是分別由兩個表面等離子體“原子”所支持的“激發(fā)態(tài)”和“暗態(tài)”之間耦合，另一種機制是基于非對稱結構所支持的“陷?！奔ぐl(fā)。兩種機制形成的類電磁誘導透明都是偏振相關的。本論文構建了一個由二維交叉條金屬光子晶體和介質光子晶體組成的耦合系

3、統(tǒng)，獲得了類電磁誘導透明，由于其具有幾何對稱特性，數(shù)值仿真得到其具有偏振無關特性，且透射譜的一個共振峰對背景材料非常敏感，這個特性可以用于光傳感器。
　　2．表面等離子體增強硅波導非線性效應研究
　　數(shù)值仿真表明，利用金屬光柵可以在寬波長范圍里增強硅波導的非線性效應，硅波導光學四波混頻信號的增強因子與位置有關。選擇合適結構參數(shù)時，信號局部增強因子可以達到10400。更重要的是，由四波混頻過程產生的、具有相同局部增強因子的閑頻

4、光信號波長可以在很寬波長范圍里動態(tài)調諧。
　　3．表面等離子體完美吸收研究
　　金屬本征損耗的存在阻礙了大多數(shù)亞波長表面等離子體結構的應用，但是完美吸收概念的提出將金屬損耗這一不足變成優(yōu)點，可加用來進行其他方面的研究，光吸收器就是其中一種。論文設計了一個表面等離子體雙頻帶完美吸收器，數(shù)值計算說明當吸收器放置在空氣中時，在1565nm和1998nm波長附近得到了吸收率分別為99.93％和99.86%的雙頻帶近乎完美吸收。

5、>　　4．局域表面等離子體共振傳感器研究
　　眾所周知，當金屬顆粒附近的電子集體振蕩與入射電磁場相互作用時將產生局域表面等離子體共振（Localized Surface Plasmon Resonance，LSPR）。而這樣的LSPR主要依賴納米結構的形狀、材料、尺寸及周圍的介電常數(shù)。LSPR對納米結構周圍介電常數(shù)的依賴關系使得它們在折射率光學傳感器應用方面具有吸引力?；诖耍菊撐脑O計了兩個局域表面等離子體共振傳感器結構。一個是