光在贵金属膜中负折射的理论和数值模拟研究

摘要

在本论文中，基于新近发展的普适的反射折射关系式，模拟了光在Ag/TiO2/Ag多层膜结构中的传播过程，得到了折射波能流在观察面上的分布特征和能流折射率?s随入射角的变化曲线。与FDTD和EFC方法得到的结果相比较，本论文的模拟结果与实验的观测结果吻合得更好。另外数值结果表明：在金属/介质/金属多层膜结构中结构对称性并不是实现负折射的必要因素。本工作有助于理解光穿过金属/介质/金属多层膜结构实现全角负折射的原因，又有利于去检测和发展普适的电磁波反射折射关系式。
　　同时，还研究了可见光穿过楔形的金膜和银膜界面的折射特性。光在楔形银膜中传播的模拟结果与实验观测结果符合较好；光在楔形金膜中传播的模拟结果与实验观测结果定性相符，定量上有比较明显的差异。折射波能流分布受入射光束宽度、散射以及能量损耗等诸多因素的影响。仔细考虑诸多因素对折射现象的影响就必须在使用不同实验方法观测到的结果之间建立合理的关系。最后，通过对楔形贵金属膜和金属/介质/金属多层膜结构中折射特性的分析，预测了在不同结构的贵金属薄膜中实现的负折射存在共同物理机制。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 左手材料发展概述

1.3 左手材料的特性及其应用

1.4 贵金属薄膜结构研究

1.5 本论文的研究内容和意义

第二章 普适的反射折射方法

2.1损耗界面的实数边界条件

2.2基于实数边界条件发展的普适反射折射关系式

第三章 MDM多层膜结构的折射模拟

3.1 Ag/TiO2/Ag多层膜结构折射的实验探索

3.2 MDM多层膜结构中数值模拟

3.3 本章小结

第四章 楔形贵金属膜结构的折射模拟

4.1 楔形贵金属膜折射的实验探索

4.2 楔形贵金属膜中折射特性的数值模拟

4.3 楔形Au膜中由正到负的折射现象

4.4 光在金属损耗界面的理论探讨

4.5 本章小结

第五章 论文总结与展望

参考文献

附录1攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢