基于表面等離子體的金屬-介質(zhì)-金屬(MDM)腔-波導結構光傳輸特性和微米粒子光學操縱研究.pdf

1、光子學向納米尺度方向的微型化是現(xiàn)今一個非常熱門的研究方向，因此，作為具有突破傳統(tǒng)衍射極限潛能的表面等離子體波的研究及應用越來越受到人們的關注。表面等離子體波是局域在金屬表面的一種由自由電子和光子相互作用形成的激發(fā)態(tài)衰逝波。通過金屬表面的納米尺度亞波長結構調(diào)制，能對沿著表面?zhèn)鞑サ膫鬏敳▓鲞M行控制，尤其是控制它與光的相互作用，在未來的納米光子器件、納米芯片光電集成等領域具有巨大的應用前景。另一方面，作為傳統(tǒng)的利用聚焦激光光梯度力實現(xiàn)的3D光

2、物質(zhì)操縱研究的補充，表面等離子極有可能成為實現(xiàn)2D平面光物質(zhì)操縱的最有效手段。上述是表面等離子體波在納米光子學的其中兩個重要方向：光子傳輸以及光子操縱中的應用。
　　 本文主要是對作者在碩士期間所作的關于上述兩個方面工作的總結，分為四章。具體內(nèi)容安排如下：
　　 第一章：介紹了納米光學、表面等離子體的研究背景；從理論上簡略描述了表面等離子體波的特殊性質(zhì)，同時還簡單描述了在理論上模擬表面等離子體波的研究方法；介紹了表面等離

3、子體的應用領域和應用前景。
　　 第二章：主要由三部分組成。第一部分，通過運用耦合模理論和散射矩陣理論，推導出我們所設計金屬-介質(zhì)-金屬（Metal-Dielectric-Metal，或MDM）腔-波導復合結構的理論透射方程式；第二部分，通過時域有限差分法（FDTD）對我們所設計腔-波導復合結構進行數(shù)值模擬，并與第一部分的理論結果相印證，從理論上分析該結構的透射特性；第三部分，采用非線性時域有限差分法，討論了光束在我們所設計的腔

4、-波導復合結構中的光開關特性，并討論其作為納米光開關器件的優(yōu)勢。
　　 第三章：從實驗上討論表面等離子體波與微米粒子的光操縱，主要分成兩個部分。第一部分：研究不同金屬材料激發(fā)的表面等離子體波響應反射光譜。第二部分，通過改變激發(fā)光的光強、聚苯乙烯小球水溶液濃度、激發(fā)持續(xù)時間、激發(fā)光的偏振態(tài)等，研究表面等離子體波對微米粒子的光操縱特性。
　　 第四章，對本論文進行了總結和研究展望。總結了本文的創(chuàng)新成果和不足，并敘述了該方向上