高Q值光波磁共振結(jié)構(gòu)設(shè)計及其二階非線性研究.pdf

1、特異材料是由人工結(jié)構(gòu)復(fù)合而成的材料，它往往具有自然界中不存在的新奇物理性質(zhì)。特異材料可用于人為控制電磁波，實現(xiàn)諸如“完美透鏡”、“隱身斗篷”等功能。近年來，特異材料出現(xiàn)了愈來愈多的研究分支，如負(fù)折射率特異材料、手性特異材料和人工光波磁響應(yīng)特異材料（即人工設(shè)計的，入射電磁波在其中可以誘導(dǎo)環(huán)路電流并實現(xiàn)光波磁響應(yīng)特性的金屬微納結(jié)構(gòu)）等。在一定條件下，利用光波磁響應(yīng)結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)較高的Q值，在生物分子、氣體的探測等領(lǐng)域有較好的前景。而非線性特異

2、材料，由于非線性光學(xué)理論的豐富性，發(fā)展相對緩慢。源于非線性特異材料的基礎(chǔ)研究和實現(xiàn)納米全光系統(tǒng)的需求，對非線性特異材料的研究力度應(yīng)加大。本文主要研究了U型分裂環(huán)-金屬棒復(fù)合結(jié)構(gòu)和三層圓盤金屬非線性特異材料中獨特的性質(zhì)，如表面等離激元的共振模式，光學(xué)二次諧波等。本文主要章節(jié)安排如下:
　　第一章簡單介紹特異材料的概念及其歷史進(jìn)程，對非線性特異材料做重點介紹，主要從非線性特異材料的研究進(jìn)展、實現(xiàn)方法以及應(yīng)用等方面展開。
　　第二

3、章介紹表面等離激元的共振模式，計算了兩種結(jié)構(gòu)特異材料中的電磁共振響應(yīng)。首先基于分裂環(huán)結(jié)構(gòu)，設(shè)計了U型-金屬棒復(fù)合結(jié)構(gòu)，形成了在1500nm的磁共振和750nm的電共振這一雙波長共振特異材料，并進(jìn)行了實驗制備和測量驗證。其次設(shè)計三層圓盤金屬特異材料，在該結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)了光波段765nm處的磁環(huán)偶極共振模式，并通過理論證實了該磁環(huán)偶極共振模式的存在。
　　第三章介紹了三層圓盤特異材料的制備及測量。詳細(xì)地介紹了樣品制作流程以及該特異材料光譜

4、測量的過程，并給出了所制作的三層圓盤結(jié)構(gòu)的SEM圖像、測量的反射譜線以及二次諧波信號。
　　第四章基于三層圓盤金屬特異材料模型，將圓盤中間層改換為非線性材料DAST后，模擬計算了其光波段磁環(huán)偶極共振模式及其對二次諧波信號的增強(qiáng)效果。數(shù)據(jù)表明，在激發(fā)三層圓盤金屬特異結(jié)構(gòu)的磁環(huán)偶極共振模式下，可以有效增強(qiáng)中間非線性介質(zhì)圓盤的二次諧波信號。同時，通過透射譜計算，磁環(huán)偶極共振模式的品質(zhì)因數(shù)（Q值）達(dá)到了45，高于磁共振模式的Q值37和高階