表面等离激元在金属—绝缘体—金属结构纳米波导中传输特性的研究

摘要

表面等离激元是由外部电磁场与金属中的自由电子相互作用产生的，是一种被束缚在导体表面传播的电子疏密波。表面等离激元波导对微纳尺度下的光学控制具有非常好的特性和应用潜质，因此成为研究热点，目前尤其以基于金属-绝缘体-金属的微纳结构的研究最为广泛。
　　本文主要对基于金属-绝缘体-金属结构的表面等离激元纳米滤波器进行了深入的研究，利用时域有限差分算法对表面等离激元在其中的传输特性进行了数值模拟，对表面等离激元的透射率、电磁场分布等特性进行了仿真和计算。主要内容包括：⑴研究了表面等离激元在具有空心结构环形谐振腔的金属-绝缘体-金属带通滤波器中的传输性质，分析和讨论了谐振腔空心的尺寸和波导与谐振腔之间的耦合面积对表面等离激元透射峰的影响。⑵对具有圆形开环结构谐振腔的金属-绝缘体-金属带阻滤波器进行了研究，揭示了谐振腔内介质的折射率、谐振腔金属墙的尺寸及位置对表面等离激元吸收峰的重要影响。⑶构建了中心为开口圆环结构谐振腔的金属-绝缘体-金属带阻滤波器，在圆盘形谐振腔中心设置开口环形金属墙，研究了开口方向、电介质折射率及金属墙开口宽度对表面等离激元透射率的影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 表面等离激元的概念、起源和发展

1．2 表面等离激元理论基础

1．3 表面等离激元的激发方法

1．4 用于表面等离激元传输的金属材料模型

1．5 表面等离激元的研究进展

1．6 本文的研究内容

2 具有空心结构环形谐振腔的MIM带通滤波器的研究

2．1 具有简单环形结构的滤波器

2．2 具有圆形空心环形谐振腔结构的滤波器

2．3 滤波器对共振波长处SPP共振强度的增强

2．4 本章小结

3 具有圆形开环结构谐振腔的MIM带阻滤波器的研究

3．1 理论模型

3．2 金属墙宽度对SPP在开口环谐振腔滤波器中传输的影响

3．3 开环谐振腔内为线性介质的纳米滤波器

3．4 开环谐振腔内为克尔型非线性介质的纳米滤波器

3．5 金属墙位置对SPP在开口环谐振腔滤波器传输的影响

3．6 本章小结

4 中心为开口圆环结构谐振腔的MIM带阻滤波器的研究

4．1 理论模型

4．2 仿真计算及结果

4．3 本章小结

5 全文总结

致谢

攻读硕士期间主要成果

参考文献