金属与非线性介质界面表面等离子波传播性质的研究

摘要

金属表面的电子在外场的影响下会产生振荡，这种振荡形式局域在金属表面并沿着表面传播形成表面等离子波。表面等离子波有着比同频率的自由电磁波更大的波矢，这个性质使表面等离子波广泛应用在科研和生活中。在非线性介质和金属的界面上激发的表面等离子波可以利用外场的变化来调节表面等离子波的色散，使得表面等离子波的可调性更强。本课题主要研究金属与非线性介质界面上表面等离子波的传播特性，具体的研究内容如下：
　　从麦克斯韦方程出发根据边界的连续条件推导金属与克尔介质界面表面等离子波的色散关系，利用数值计算的方法分析在不考虑金属与介质吸收时非线性项的变化对表面等离子波色散关系的影响。并进一步推导克尔介质-金属-克尔介质结构中表面等离子波的色散关系、群速度和趋肤深度，利用数值计算的方法分析在不考虑吸收时非线性项的变化对表面等离子波的这些参数的影响。
　　金属采用吸收Drude模型，并根据P.Bouguer从实验中得出线性吸收介质的吸收定律，研究金属与吸收、增益介质界面表面等离子波的传播性质。从麦克斯韦方程出发根据边界的连续条件推导出金属与吸收和增益介质界面表面等离子波的色散关系，并对结果进行数值计算，分析引入吸收或增益后表面等离子波的色散性质的变化。
　　讨论表面等离子体脉冲在金属与电介质界面上的传播性质。通过傅里叶变化将入射时域脉冲转化为频域脉冲，分别从表面等离子体脉冲的群速度色散和损耗色散的角度分析频域等离子体脉冲传播一个传播长度后发生的变化，再通过一次傅里叶逆变换将出射脉冲转化为时域脉冲，并通过数值模拟给出表面等离子体脉冲在传播过程中变化的具体结果，与入射脉冲进行对比。

目录

金属与非线性介质界面表面等离子波传播性质的研究

RESEARCH ON PROPOGATION PROPERTIES OF SURFACE PLASMON AT A METAL AND NONLINEAR MEDIUM INTERFACE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1课题的研究背景

1.2 非线性介质界面表面等离子波的国内外研究现状

1.3 课题的研究目的和意义

1.4 本课题的主要研究内容

第2章 金属与克尔介质界面表面等离子波传播性质的研究

2.1 引言

2.2 半无限大金属与克尔介质界面表面等离子波性质的研究

2.3 克尔介质-金属-克尔介质结构中表面波的传播特性

2.4 本章小结

第3章 金属与吸收介质界面表面等离子波传播性质的研究

3.1 引言

3.2 金属和吸收介质的复介电常数

3.3表面等离子波性质的分析和数值模拟

3.4 本章小结

第 4 章 表面等离子体脉冲的传播性质

4.1 引言

4.2 群速度色散对表面等离子体脉冲的影响

4.3 损耗色散对表面等离子体脉冲的影响

4.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致 谢