表面等離子體激元在周期結構中的能帶及傳播性質.pdf

1、表面等離子激元(SPP)，由于它具有低維度、高強度與亞波長三大特性，很多理論研究與實際應用正在展開，形成所謂的“等離子學”(plasmonics)。試圖闡述與發(fā)現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值，是這一領域的中心，本論文也圍繞這一中心展開，具體內容安排如下： 第一章概述了表面等離子激元的基本性質。包括它的色散關系、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)。然后介紹當今

2、等離子體學的一個引子——亞波長小孔陣列下的超強透射。我們正是從“超強透射”得到啟發(fā)，引入介質周期結構的。 在第二章中，主要對本文最常用的計算方法：時域有限差分法(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，做了很多延伸，文中也整理了一些思路并給出部分推導。 第三章中，我們先從金屬膜上的表面等離子激元色散關系開始，圍繞一維金屬—介質多層膜展開。在理論研究中很偶然地發(fā)現在金屬-介質界面也存在布儒斯特角，而這

3、個布儒斯特角居然可以導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結構，來調制表面等離子體激元的色散關系和傳播行為。首先從金屬膜上引入對稱的周期介質覆蓋層開始，討論了其中發(fā)生的超強透射現象。然后詳細的研究了該結構中的能帶和介質結構的依賴關系，采用了有效介質模型和等效光子晶體模型。波導模也能在這種結構中觀察到，并能導致增強吸收和透射。外界電磁波激發(fā)表面等