基于表面等離子體的金屬-介質(zhì)-金屬(MDM)腔-波導(dǎo)結(jié)構(gòu)光傳輸特性和微米粒子光學(xué)操縱研究.pdf

1、光子學(xué)向納米尺度方向的微型化是現(xiàn)今一個(gè)非常熱門(mén)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(yīng)用越來(lái)越受到人們的關(guān)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(guò)金屬表面的納米尺度亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)制，能對(duì)沿著表面?zhèn)鞑サ膫鬏敳▓?chǎng)進(jìn)行控制，尤其是控制它與光的相互作用，在未來(lái)的納米光子器件、納米芯片光電集成等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。另一方面，作為傳統(tǒng)的利用聚焦激光光梯度力實(shí)現(xiàn)的3D光

2、物質(zhì)操縱研究的補(bǔ)充，表面等離子極有可能成為實(shí)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(xué)的其中兩個(gè)重要方向：光子傳輸以及光子操縱中的應(yīng)用。
　　 本文主要是對(duì)作者在碩士期間所作的關(guān)于上述兩個(gè)方面工作的總結(jié)，分為四章。具體內(nèi)容安排如下：
　　 第一章：介紹了納米光學(xué)、表面等離子體的研究背景；從理論上簡(jiǎn)略描述了表面等離子體波的特殊性質(zhì)，同時(shí)還簡(jiǎn)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(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用前景。
　　 第二章：主要由三部分組成。第一部分，通過(guò)運(yùn)用耦合模理論和散射矩陣?yán)碚?，推?dǎo)出我們所設(shè)計(jì)金屬-介質(zhì)-金屬（Metal-Dielectric-Metal，或MDM）腔-波導(dǎo)復(fù)合結(jié)構(gòu)的理論透射方程式；第二部分，通過(guò)時(shí)域有限差分法（FDTD）對(duì)我們所設(shè)計(jì)腔-波導(dǎo)復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬，并與第一部分的理論結(jié)果相印證，從理論上分析該結(jié)構(gòu)的透射特性；第三部分，采用非線性時(shí)域有限差分法，討論了光束在我們所設(shè)計(jì)的腔

4、-波導(dǎo)復(fù)合結(jié)構(gòu)中的光開(kāi)關(guān)特性，并討論其作為納米光開(kāi)關(guān)器件的優(yōu)勢(shì)。
　　 第三章：從實(shí)驗(yàn)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(gè)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(yīng)反射光譜。第二部分，通過(guò)改變激發(fā)光的光強(qiáng)、聚苯乙烯小球水溶液濃度、激發(fā)持續(xù)時(shí)間、激發(fā)光的偏振態(tài)等，研究表面等離子體波對(duì)微米粒子的光操縱特性。
　　 第四章，對(duì)本論文進(jìn)行了總結(jié)和研究展望?？偨Y(jié)了本文的創(chuàng)新成果和不足，并敘述了該方向上