基于表面等離子子體的金屬圓柱陣列傳光特性的研究

16000字 48頁(yè)

摘要 表面等離子體耦合電子和電磁場(chǎng)沿著金屬表面?zhèn)鞑サ恼袷?。由于其在亞波長(zhǎng)光學(xué)器件的潛在應(yīng)用它在過(guò)去十年里引起了極大的關(guān)注。
相比傳統(tǒng)的介質(zhì)波導(dǎo)，表面等離子體激元可用于輸送低于衍射極限的能量。Quinten等人理論上提出了金屬納米球沿鏈傳播能量的可能性。然后Maier等人和Brongersma等人對(duì)這種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步在理論和試驗(yàn)進(jìn)行了研究。
相應(yīng)領(lǐng)域的二維結(jié)構(gòu)是無(wú)限長(zhǎng)的圓柱體。當(dāng)一個(gè)圓柱比入射光的波長(zhǎng)更長(zhǎng)，它可以被認(rèn)為是無(wú)限長(zhǎng)的，然后麥克斯韋方程組減少到TE模和TM模。由于金屬圓柱體（TM模）平行于軸線的磁性部件的區(qū)域能刺激SP，這樣的圓柱體的陣列可用于構(gòu)建2D等離子體波導(dǎo)。

關(guān)鍵詞 表面等離子體 納米 衍射極限 麥克斯韋方程



Research on surface plasmon assisted light propagation in metallic cylinder arrays
Abstract Surface plasmons (SPs) are coupled oscillations of electrons and electromagnetic fields which propagate along the metallic surfaces. It has attracted great attention in the last ten years due to its potential applications in subwavelength optics.
In contrast to the conventional dielectric waveguide, the surface plasmons can be used to transport energy below the diffraction limit. Quinten et al. Theoretically suggested the possibility of propagating energy along a chain of metallic nanospheres. Then Maier et al. and Brongersma et al. studied this type of structure further both in theory and experiments.
The 2D structure corresponding to spheres is the infinitely long cylinders. When a cylinder is much longer than the wavelength of incident light, it can be considered infinitely long, and then the Maxwell equations reduce into TE mode and TM mode. Since the fields with magnetic component parallel to the axis of the metallic cylinder (TM mode) can stimulate the SPs, arrays of such cylinders can be used to construct the 2D Plasmon waveguides.

Key words: Surface plasmons (SPs) namometer diffraction limit Maxwell equations


目錄
第一章 簡(jiǎn)介 1
1.1表面等離子體 1
1.1.1表面等離子體的基本概念 1
1.1.2 表面等離子體的色散關(guān)系 3
1.1.3表面等離子體的發(fā)展歷史 6
1.2表面等離子體在周期結(jié)構(gòu)中的傳輸 7
1.3 表面等離子體的應(yīng)用 9
1.3.1波導(dǎo)與光子芯片 9
1.3.2新型光源 9
1.3.3 光刻 10
第二章 時(shí)域有限差分方法 11
2.1時(shí)域有限差分方法的介紹 11
2.2 麥克斯韋方程與Yee元胞 11
2.3 FDTD Solutions軟件介紹及其應(yīng)用 12
第三章 金屬圓柱陣列的時(shí)域有限差分研究：等離子體波導(dǎo)和Y-分束器 14
3.1 90°分束角的Y型分束器的研究 14
3.2通過(guò)FDTD軟件進(jìn)行雙鏈的建模 18
3.3分束角為90°的Y型分束器 31
3.4變化分束角之后的Y型分束器 35
3.4.1分束角為45°的Y型分束器 35
3.4.2分束角為120°的Y型分束器 37
總結(jié)與展望 39
致謝 40
參考文獻(xiàn) 41