31215.金屬光柵和微納結構中等離子體共振特性及機理研究

1、中圖分類號UDC0436530博士學位論文學校代碼!Q5三3密級公玨金屬光柵和微納結構中等離子體共振特性及機理研究Researchonplasmonresonantcharacteristicsandmechanisminmetallicgratingandmicronanostructllres作者姓名：學科專業(yè)：研究方向：學院(系、所)：指導教師：副指導教師：劉志敏凝聚態(tài)物理等離子光學物理與電子學院李宏建論文答辯日期型!蘭：皇：鯊答

2、辯委員會主席中南大學2014年5月中南大學博士學位論文摘要金屬光柵和微納結構中等離子體共振特性及機理研究摘要：Ebbesen在實驗上首次發(fā)現了具有亞波長小孔陣列的非透明金屬薄膜對光波的異常傳輸現象。隨后關于表面等離子體亞波長光學的研究引起了人們極大的興趣，不僅是其背后豐富的物理激發(fā)機理，更重要的是其蘊藏著巨大應用價值，而且滲透到許多相關領域。本論文結合表面等離子體亞波長光學及電磁場相關理論，運用時域有限差分(FDTD)方法，針對復合結構

3、，異質結構，微納諧振器結構，納米管及其陣列結構等模型的表面等離子體共振傳輸現象、相位共振和等離子誘導透明特性等展開研究。本論文的主要研究內容如下：1構建了復合金屬光柵，并研究其相關光學傳輸特性。首先討論了通過結構的差異來構建復合光柵，如：在雙狹縫金屬光柵的兩個狹縫內分別引入凸起結構。當引入的凸起結構在兩狹縫內對稱分布時，相比較于直通道狹縫光柵的情況，狹縫內局域波導共振奇偶模式表現出不同的變化特性，奇模發(fā)生藍移，偶模則表現出紅移。當引入的

4、凸起結構在兩狹縫內非對稱分布時，相比較于對稱分布的情況，局域波導共振峰發(fā)生劈裂現象，且劈裂現象可以通過改變兩個凸起結構的位置、尺寸來調制，而且劈裂現象對于兩個狹縫中一個設置凸起和另一個設置缺口的復合光柵的調制更加敏感。劈裂現象形成的機理通過相位共振機制和場分布情況進行了分析與討論。從場分布情況可知：在某些特定波長可以實現光場從兩個狹縫中的任意一個狹縫通過的選擇，從而實現了光通道選擇器的構建。其次，復合金屬光柵也可以通過介質因素的差異來構

5、建復合光柵。研究了介質因素對金屬光柵相位共振的影響，結果發(fā)現：相位共振劈裂現象對介質的調制作用非常敏感，兩個狹縫內的介質稍有差異，狹縫內所有的局域波導共振模式都出現了非常明顯的劈裂現象，甚至出現了傳輸透射為0帶隙結構，并對相關的機理進行了分析和討論。2構建了異質結構金屬光柵。不同的金屬或金屬的比例在狹縫光柵的表面等離子體行為中也發(fā)揮了至關重要的作用。我們提出了由不同層數、不同狹縫寬度和厚度組成的多層Au／A1金屬薄膜包圍的納米金屬光柵，