表面等離子體激元在周期結(jié)構(gòu)中的能帶及傳播性質(zhì).pdf

1、表面等離子激元(SPP)，由于它具有低維度、高強(qiáng)度與亞波長三大特性，很多理論研究與實(shí)際應(yīng)用正在展開，形成所謂的“等離子學(xué)”(plasmonics)。試圖闡述與發(fā)現(xiàn)了表面等離子激元在平整或起伏表面上傳播的基本物理與可能價(jià)值，是這一領(lǐng)域的中心，本論文也圍繞這一中心展開，具體內(nèi)容安排如下： 第一章概述了表面等離子激元的基本性質(zhì)。包括它的色散關(guān)系、電磁場的空間分布和傳播長度。主要有兩種方法激發(fā)表面等離子激元：電子束和光激發(fā)。然后介紹當(dāng)今

2、等離子體學(xué)的一個(gè)引子——亞波長小孔陣列下的超強(qiáng)透射。我們正是從“超強(qiáng)透射”得到啟發(fā)，引入介質(zhì)周期結(jié)構(gòu)的。 在第二章中，主要對(duì)本文最常用的計(jì)算方法：時(shí)域有限差分法(FDTD)和傳輸矩陣法作了介紹。我們研究組以傳輸矩陣法為基礎(chǔ)，做了很多延伸，文中也整理了一些思路并給出部分推導(dǎo)。 第三章中，我們先從金屬膜上的表面等離子激元色散關(guān)系開始，圍繞一維金屬—介質(zhì)多層膜展開。在理論研究中很偶然地發(fā)現(xiàn)在金屬-介質(zhì)界面也存在布儒斯特角，而這

3、個(gè)布儒斯特角居然可以導(dǎo)致紅外波段的高透射。制作高性能的偏振器，是這一特性的簡單應(yīng)用。 第四章是主體。我們提出在金屬表面或者金屬膜上引入周期性介質(zhì)結(jié)構(gòu)，來調(diào)制表面等離子體激元的色散關(guān)系和傳播行為。首先從金屬膜上引入對(duì)稱的周期介質(zhì)覆蓋層開始，討論了其中發(fā)生的超強(qiáng)透射現(xiàn)象。然后詳細(xì)的研究了該結(jié)構(gòu)中的能帶和介質(zhì)結(jié)構(gòu)的依賴關(guān)系，采用了有效介質(zhì)模型和等效光子晶體模型。波導(dǎo)模也能在這種結(jié)構(gòu)中觀察到，并能導(dǎo)致增強(qiáng)吸收和透射。外界電磁波激發(fā)表面等