基于表面等離激元干涉的金屬微納結(jié)構(gòu)設(shè)計和光學(xué)特性研究.pdf

1、近年來，隨著集成光學(xué)和微納加工技術(shù)的不斷發(fā)展，表面等離激元技術(shù)得到了研究者的廣泛重視和關(guān)注。表面等離激元(Surface Plasmon Polaritons，簡記為SPPs)是入射光波與金屬表面的自由電子發(fā)生作用從而形成的一種電磁波模式，它憑借表面局域特性、波長短和超強(qiáng)透射的優(yōu)勢，為解決集成光學(xué)中突破衍射極限問題開辟了重要途徑。在此背景下，本文設(shè)計并提出了兩種基于表面等離激元干涉的金屬微納結(jié)構(gòu)，并且通過模擬仿真探究了兩種結(jié)構(gòu)中光波的干

2、涉效應(yīng)和工作機(jī)理，具體包括:
　　設(shè)計提出了一個基于非對稱圓環(huán)結(jié)構(gòu)的干涉型表面等離激元傳感器，由一個非對稱圓環(huán)-納米小孔的金屬結(jié)構(gòu)組成，半圓環(huán)形凹槽分別對應(yīng)兩個不同臂長的干涉臂，從而構(gòu)成雙干涉臂、三光束干涉的傳感結(jié)構(gòu)。通過仿真得到不同臂長、凹槽數(shù)量的結(jié)構(gòu)參數(shù)下干涉譜線變化的特性，并且探究了該結(jié)構(gòu)的折射率傳感能力。理論計算結(jié)果和仿真結(jié)果的基本吻合驗證了非對稱圓環(huán)中干涉效應(yīng)和傳感工作原理。該傳感器結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、可控，具有較高的對比度

3、和較窄的線寬。
　　在非對稱圓環(huán)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種基于馬增干涉的表面等離激元傳感器，由一個金屬-介質(zhì)-金屬多層膜上的半環(huán)狹縫-小孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成。仿真計算了該結(jié)構(gòu)的干涉譜線，探究了SPP傳播路徑長度和中心層厚度對干涉譜的調(diào)控和影響原理。仿真結(jié)果顯示了該結(jié)構(gòu)的透過譜呈現(xiàn)寬帶范圍內(nèi)的振蕩行為，對應(yīng)干涉相長和相消，驗證了干涉效應(yīng)的工作機(jī)理?；谶@樣的工作原理，繼續(xù)探究并驗證了該結(jié)構(gòu)的折射率傳感性能。另外，由于此結(jié)構(gòu)的入射光在結(jié)構(gòu)的背面入