简单全息对表面等离子体控制

摘要

表面等离子体是局限于金属表面的一种电磁波，表面等离子体的能量集中分布在金属表面，沿金属表面的方向传播，能量发生衰减，传播距离有限。表面等离子体在许多方面都有广泛的应用，设计器件控制表面等离子体在金属表面传播，是十分有意义的。在本文中，为了控制表面等离子体，利用表面全息法在金属表面设计凹槽结构将金属表面的等离子体波耦合到自由空间中的任意一点，实现表面等离子体散射到自由空间的控制。另外，我们也考虑了面内等离子体波的控制，为了设计更加简单的全息结构，高效地控制表面等离子体的传播，提出在金属表面设置凸出的全息线结构，耦合等离子体到金属表面任意点。主要工作如下：
　　1.表面等离子体耦合到自由空间中。应用表面波全息法设计结构控制表面等离子体波耦合到自由空间中的光波。模拟金属表面等离子波束与自由空间中目标光束的标量叠加，得到干涉光强。在光强极大值的地方刻蚀凹槽，获得凹槽结构。当表面等离子波入射到设计的结构中，凹槽散射等离子体波并在自由空间中进行叠加，得到所需的光束。利用此原理，在金属表面设计了两个结构，将传输的等离子体波耦合到自由空间中，汇聚于指定的一点或者两点。利用时域有限差分法模拟验证了此原理的可行性。这种耦合方式可以作为解决表面等离子体集成光路中探测问题的一种方案，将传输的表面等离子体信号耦合到自由空间，然后利用传统光电探测设备探测。
　　2.简单的单根全息线有效控制表面等离子体。在以往的研究中，研究学者们提出的方案通常是在金属表面刻蚀复杂凹槽来控制SPPs的传播，这种结构比较复杂，而且效率不高。为了简化全息结构，并且提高SPPs的耦合效率，在本文中提出了利用单根全息线来控制SPPs波传播。单根全息线只是金属表面的一根凸出的金属结构，利用时域有限差分法模拟全息过程，结果表明全息线成功将SPPs耦合到金属表面一个点或两个点，并且耦合效率效率高达55%，高于普通的全息方法。

目录

第一章 引言

1.1研究目的和意义：

1.2 表面等离子体

1.2.1 表面等离子体的发展

1.2.2 表面等离子体的产生

1.3 全息法控制表面等离子体

1.3.1全息技术的应用

1.3.2全息技术的步骤

1.3.3 表面等离子体全息原理

1.4 研究现状及研究内容

1.4.1 全息透镜

1.4.2 表面等离子体的面内耦合

1.4.3 表面等离子体的复合宽带全息

1.4.4 表面等离子体的侧向汇聚

1.4.5 研究内容

1.5 创新与不足

第二章 表面等离子体耦合到自由空间

2.1 引言

2.2 设计原理

2.3 结构设计和模拟

2.4 结论

第三章 单根全息线有效控制表面等离子体

3.1 引言

3.2 线全息理论

3.3 仿真结果分析

3.4 结论

第四章 总结与展望

4.1 总结

4.2展望

参考文献

致谢

论文发表和科研情况

声明