28164.表面等離子體微腔與量子阱的強(qiáng)耦合機(jī)制及其在雙色qwip中應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)探索

1、碩士論文指導(dǎo)小組成員安正華研究員復(fù)旦大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要摘要微腔與量子阱子帶間躍遷的強(qiáng)耦合相互作用因其在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究中重要的研究?jī)r(jià)值，近年來(lái)吸引了越來(lái)越多人的研究興趣。為了提高腔內(nèi)光場(chǎng)模式與子帶躍遷間的強(qiáng)耦合相互作用強(qiáng)度，各種各樣的微腔應(yīng)運(yùn)而生，表面等離子體微腔便是其中一種。傳統(tǒng)的光學(xué)半導(dǎo)體微腔，入射光只能斜入射，依靠全反射來(lái)束縛光場(chǎng)；與之相比，表面等離子體微腔不僅可以耦合垂直入射的光，而且具有高耦合效率、強(qiáng)的電場(chǎng)增強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本文

2、中我們?cè)O(shè)計(jì)了一種類似于三明治結(jié)構(gòu)的金屬一介質(zhì)一金屬(MIM)微腔，其中上層為刻有周期性十字孔陣列的金屬薄膜，中間層為介質(zhì)材料，下層為一層完整的金屬薄膜。在此基礎(chǔ)上，我們研究了表面等離子體微腔與量子阱子帶間躍遷的強(qiáng)耦合機(jī)制，并將表面等離子體微腔應(yīng)用在量子阱紅外探測(cè)器(QWIP)中。(1)為了研究腔內(nèi)的光學(xué)模式，我們采用時(shí)域有限差分法(FDTD)對(duì)設(shè)計(jì)的微腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬計(jì)算。我們發(fā)現(xiàn)微腔的最低階共振頻率是局域表面等離子體(LSP)和傳播表

3、面等離子體(PSP)的雜化模式。在等頻條件下，通過(guò)改變十字孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)，我們可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)模式在局域表面等離子體和傳播表面等離子體之間的過(guò)渡轉(zhuǎn)變，這為我們接下來(lái)調(diào)制光與物質(zhì)的相互作用提供了一個(gè)新的自由度。更重要的是，對(duì)應(yīng)最低階共振，微腔可以實(shí)現(xiàn)大的電場(chǎng)增強(qiáng)和高的偏振轉(zhuǎn)化率。(2)我們研究了介質(zhì)層為周期性量子阱的情況，由于量子阱為各向異性介質(zhì)材料且會(huì)發(fā)生子帶間躍遷，所以模擬計(jì)算時(shí)量子阱的介電常數(shù)采用洛侖茲模型。計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)微腔的最低階共