金屬微納結構中模式耦合特性及其調控機理研究.pdf

1、中國科學技術大學博士學位論文金屬微納結構中模式耦合特性及其調控機理研究姓名：陳俊學申請學位級別：博士專業(yè)：光學指導教師：明海；王沛2011-05摘 要 II 多層結構的光子帶隙效應得到的結果 2.5GW/cm2 [Phys. Rev. Lett. 99,127402 (2007)]。 3. 研究了金屬-電介質多層結構中，傳播的 GPP 模式與局域的 MP 模式間耦合行為。 通過極子模型和 FDFD 方法， 分析了模式間的耦合特性和模式分

2、裂現(xiàn)象。研究表明：由于奇數(shù)階和偶數(shù)階 MP 模式不同的場對稱性，在與 GPP模式耦合時，表現(xiàn)出不同的模式選擇特性，可實現(xiàn)耦合雜化模式獨特色散特性和方向-譜吸收性質的調控。 4. 研究了明-暗-明 plasmon 共振結構中，plasmonic 感應透明現(xiàn)象。通過暗plasmon 模間的干涉效應，提出了結構感應透明窗口的調控機制。基于兩個明 plasmon 共振元件不同空間排列導致的兩種激發(fā)模式： 同相和反相激發(fā)模式， 設計了基于明-暗-

3、明 plasmon 共振元件的開關結構。 在同相模式激發(fā)下，暗 plasmon 模干涉相長， 結構的透明窗口會得到增強， 并在 135 度偏振角入射時，透明窗口的幅度值達到最大；而反相模式激發(fā)下，暗 plasmon 模干涉相消，結構的透明窗口會被抑制，并在 45 度偏振入射時，結構透射譜的低谷達到最低值。利用同相激發(fā)模式和反相激發(fā)模式導致的不同能量耦合行為，設計了多個明-暗 plasmon 共振元件的耦合結構，通過改變入射光的偏振狀態(tài)，

4、可以調控電磁能量在暗 plasmon 共振元件中的能量局域行為。 本論文的創(chuàng)新點主要包括： 1. 基于結構調控的模式耦合特性，研究了非線性電介質-金屬-非線性電介質結構和金屬-非線性電介質多層結構中模式耦合及其非線性光學特性，得到了低閾值、高對比度的光學雙穩(wěn)效應。 2. 研究了金屬-電介質多層結構中， GPP 模式和 MP 模式之間的耦合效應， 及其耦合雜化模式獨特的色散和方向-譜吸收性質。 3. 提出了利用暗 plasmon 模的干涉