亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)金屬薄膜中異常光傳輸?shù)钠裉匦匝芯?pdf

1、上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)金屬薄膜中異常光傳輸?shù)钠裉匦匝芯縼啿ㄩL(zhǎng)結(jié)構(gòu)金屬薄膜中異常光傳輸?shù)钠裉匦匝芯縋OLARIZATIONACTERSOFEXTRADINARYOPTICALTRANSMISSIONINSUBWAVELENGTHSTRUCTUREDMETALLICFILMS碩士生：生：裘亦波專(zhuān)業(yè)：業(yè)：光學(xué)學(xué)號(hào)：號(hào)：1080729027導(dǎo)師：師：詹黎教授上海交通大學(xué)物理系上海交通大學(xué)物理系二零一零年二零一零年十二月十二月摘要

2、亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)金屬薄膜中異常光傳輸?shù)钠裉匦匝芯縼啿ㄩL(zhǎng)結(jié)構(gòu)金屬薄膜中異常光傳輸?shù)钠裉匦匝芯空獊啿ㄩL(zhǎng)結(jié)構(gòu)金屬薄膜中的異常光傳輸效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)為在金屬薄膜中控制光子的運(yùn)動(dòng)提供了有力的工具，其機(jī)理和應(yīng)用的研究是目前國(guó)際上研究工作的一個(gè)熱點(diǎn)。本文對(duì)亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)金屬薄膜中異常光傳輸效應(yīng)的偏振濾波特性進(jìn)行了深入研究，具體內(nèi)容如下：運(yùn)用耦合波模型證明了異常光傳輸現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)制源于金屬孔輔助下的入射光與表面波的瞬衰場(chǎng)的耦合，而周期性結(jié)構(gòu)為傳輸增強(qiáng)提供了位相匹

3、配條件。利用矩形通孔陣列的偏振各項(xiàng)異性實(shí)現(xiàn)了雙帶和雙波長(zhǎng)濾波器。在理論上用FDTD方法證明矩形孔陣列存在偏振控制雙帶濾波特性，證明了影響傳輸參數(shù)主要是矩形孔的寬，其次才是周期和長(zhǎng)寬比。計(jì)算得到了對(duì)準(zhǔn)532nm綠光和632nm紅光的雙帶濾波器，并在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了這種偏振控制的雙帶濾波。同時(shí)利用雙矩形孔陣列的實(shí)現(xiàn)了偏振控制的532nm綠光和632nm紅光雙波長(zhǎng)濾波。這種雙帶濾波和雙波長(zhǎng)濾波僅僅控制偏振就可以控制透過(guò)的波長(zhǎng)，其特性是普通光器件無(wú)

4、法實(shí)現(xiàn)的，可以實(shí)現(xiàn)紅綠光的偏振控制轉(zhuǎn)換，也可以用于熒光光譜分析。本論文還研究了表面亞波長(zhǎng)分形結(jié)構(gòu)金屬薄膜中異常光傳輸?shù)钠窨刂齐p帶濾波現(xiàn)象和應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)了具有近紅外雙帶濾波特性的分形結(jié)構(gòu)，其波長(zhǎng)區(qū)分度和消光比相比矩形孔有很大的性能提高。設(shè)計(jì)的分形結(jié)構(gòu)的透射峰對(duì)準(zhǔn)近紅外波長(zhǎng)，雙帶峰的位置分別是1.15μm和1.35μm。分形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于具有斜入射波長(zhǎng)不變和極高的能量吸收，可以保證在大角度斜入射情況下光的高透過(guò)率。這種分形結(jié)構(gòu)亞

5、波長(zhǎng)金屬薄膜適宜于近紅外偏振控制雙帶濾波天線，特別適用于近紅外通信器件。對(duì)周期結(jié)構(gòu)金屬薄膜的異常光傳輸現(xiàn)象的濾波特性進(jìn)行了研究。詳盡研究了圓形孔陣列的異常光傳輸譜。運(yùn)用有限時(shí)域差分(FDTD)方法得到優(yōu)化的三原色RGB的濾波曲線。在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了理論計(jì)算的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)的濾波器不僅嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)CIE標(biāo)準(zhǔn)三原色波長(zhǎng)，而且具有斜入射波長(zhǎng)不變性和高光強(qiáng)透過(guò)率。這種濾波器特別適用于OLED的彩色顯示，其結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)可以作為OLED的電極，同時(shí)其所具有的