基于内全反射机制在太赫兹波段的单向电磁波模式

摘要

太赫兹（THz）波的单向传播及相关非互易功能器件，是太赫兹技术研究领域的最新热点之一。之前研究报道的电磁波单向模式都是表面波形式。研究发现，在太赫兹频段，可以实现由内全反射（TIR）机制支持的单向电磁模式，即非表面波单向电磁模式。本文中考虑的波导系统是由金属、介质和半导体构成的三层结构，导出了该导波系统的色散关系的解析表达式。研究表明，当系统中介质层厚度小于某个临界值时，双向传播的高阶TIR模式会在半导体的禁带中消失，仅剩下单向传播的TIR基本模。给出了相关介质层临界厚度的解析表达式。通过数值仿真分析表明，单向TIR模式具有抗后向散射的性能；此外，相较于单向表面磁等离子体，单向TIR模式可以高效地匹配传统光学波导的基本模式。基于单向TIR模式，单向波导容易与传统光波导技术相兼容，这将有力推动太赫兹单向波导及相关非互易器件走向实际应用。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 太赫兹科学

1.1.2 太赫兹技术

1.1.3 太赫兹科学技术的应用前景

1.2 本课题的主要研究内容以及创新点

1.3 本文的组织结构

第2章 表面等离子体激元

2.1 物理模型与色散关系

2.2 SPPs的激发方式

2.3 本章小结

第3章 单向表面磁等离子体

3.1 金属隔断介质模型中的SMPs

3.2 数值模拟与分析

3.3 本章小结

第4章 基于内全反射导波机制的单向电磁波模式

4.1 单向TIR模式理论基础

4.2 数值分析与模拟论证

4.3 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 结论

5.2 下一步工作展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果