人工表面等離激元波導結(jié)構(gòu)中傳播模式的研究.pdf

1、表面等離激元是在金屬/介質(zhì)界面上存在的一種電子的集體激發(fā)態(tài)，它會伴隨著束縛在表面附近的電磁波模式的產(chǎn)生。人工表面等離激元是在微波波段以及太赫茲波段對光波波段的表面等離激元的一個延伸，由于其亞波長以及局域場的高度增強特性，得到了國內(nèi)外的研究人員廣泛地關注。本文主要對Metal-Insulator-Metal(MIM)波導結(jié)構(gòu)中的表面等離激元以及Spoof-Insulator-Spoof(SIS)波導結(jié)構(gòu)中的人工表面等離激元的模式進行詳細的

2、研究。
　　首先我們研究了MIM波導結(jié)構(gòu)中所支持的表面等離激元的性質(zhì)。利用基于有限元法的數(shù)值仿真軟件COMSOL Multiphysics對其進行模擬計算，發(fā)現(xiàn)MIM波導中可以支持兩種電磁模式，即對稱模式和反對稱模式，并且從場分布圖中可以得出其基模為反對稱模式，另外還得出不同的介質(zhì)寬度以及波導厚度的變化對其色散關系的影響。最后我們還比較了3D MIM波導中表面等離激元的色散關系與2D MIM結(jié)構(gòu)中的異同點，在較低頻率下，2D MI

3、M波導結(jié)構(gòu)中的表面等離激元對稱模式出現(xiàn)截止。而反對稱模式仍然存在，不存在截止。
　　接著，我們研究了SIS波導結(jié)構(gòu)中所支持的人工表面等離子激元的光學特性。首先，從數(shù)值模擬以及實驗上得出了SIS波導支持兩種電磁波模式，即對稱模式和反對稱模擬，并得出了兩種模式的場分布以及色散關系曲線。接著還研究了金屬條厚度以及電介質(zhì)寬度的變化對色散關系曲線的影響。對于二維與三維SIS波導結(jié)構(gòu)中的人工表面等離激元的異同點，我們從物理機理上進行了解釋，并