銀膜-增益介質(zhì)界面處表面等離子體激元的增益放大特性.pdf

1、國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：O439學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：535.8密級(jí)：公開(kāi)理學(xué)碩士學(xué)位論文理學(xué)碩士學(xué)位論文銀膜增益介質(zhì)界面處表面等離子體激元的增益放大特性碩士研究生：關(guān)立群導(dǎo)師：孫秀冬教授申請(qǐng)學(xué)位：理學(xué)碩士學(xué)科：光學(xué)所在單位：理學(xué)院答辯日期：2011年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要表面等離子體激元（surfaceplasmonpolaritons，簡(jiǎn)稱(chēng)SPPs）是一種發(fā)生在金屬與電介質(zhì)界面處自

2、由電子集體振動(dòng)模式。它能夠把光波限制在遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的尺度內(nèi)傳播，打破了傳統(tǒng)光學(xué)衍射極限，從而為實(shí)現(xiàn)高集成度的光電子芯片奠定基礎(chǔ)。但是，金屬在可見(jiàn)光波段強(qiáng)烈的吸收損耗大大縮短了SPPs的傳播距離，從而大大降低了SPPs器件的品質(zhì)因子，這嚴(yán)重阻礙了基于SPPs的器件和系統(tǒng)的應(yīng)用研究。本文從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面研究了金屬薄膜和增益介質(zhì)薄膜界面處SPPs的傳播特性，期望能夠在泵浦光作用下通過(guò)增益介質(zhì)的放大作用實(shí)現(xiàn)SPPs的增益放大，從而克服SPPs的

3、傳播損耗。該工作對(duì)于主動(dòng)SPPs器件的研發(fā)具有重要的參考價(jià)值。本文構(gòu)建了棱鏡金屬增益介質(zhì)系統(tǒng)，通過(guò)衰減全反射法在銀膜和介質(zhì)膜界面處激發(fā)SPPs，并研究了解耦合的反射光波的性質(zhì)。運(yùn)用傳輸矩陣方法，數(shù)值模擬了系統(tǒng)反射率曲線(xiàn)隨增益的變化情況。當(dāng)增益大于損耗時(shí)，反射率曲線(xiàn)在共振角處出現(xiàn)一個(gè)尖峰，此時(shí)SPPs在界面的傳輸距離隨增益增加而增加。自行制備了棱鏡銀膜摻雜R6G的PMMA樣品，利用632.8nm的連續(xù)光測(cè)量了系統(tǒng)衰減全反射曲線(xiàn)的形狀，給出