微纳阵列结构的激光倏逝波驻波调控组装及光学特性研究

摘要

近年来，由微纳阵列结构构成的电磁超表面材料的研究愈来愈热，主要是其具有等离子体激元（SPP）亚波长超衍射特性。通常，电磁超表面由亚波长周期谐振单元人工构建而成二维阵列结构，通过借助其表面阵列结构的空间变化的光学响应，更容易实现特定波段成形、光束分束和偏振转换，这些特性都是天然材料所没有的超常电磁特性，为操控电磁波提供了全新的技术途径，在定向辐射高性能天线、电磁隐身、相控全息、红外及THz波段功能器件等领域具有重要的应用前景。
　　本文主要研究改变正交激光倏逝驻波光场强比例和相位差，改变激光倏逝驻波场局域电场合矢量方向，对纳米棒产生非平衡光学扭矩，纳米棒局域朝向发生改变，得到由纳米棒阵列结构构成的电磁超表面阵列结构；研究正交圆偏振激光倏逝驻波光场作用调控纳米棒旋转的过程。首先，通过仿真实验分别计算一维TE、一维TM倏逝驻波光场强度分布及其对应矢量图分布，可变正交激光倏逝驻波光场强度分布及其对应的矢量图分布；通过改变相位差得到正交圆偏振倏逝驻波光场强度分布和其对应的矢量分布图。其次，在放置纳米棒之后，利用仿真实验计算场强分布和其对应的矢量分布图。
　　论文的主要结构安排如下：
　　第一章对金属纳米阵列构成的微纳阵列电磁超表面的研究背景和国内外研究现状进行了阐述，进而对选题依据做出了分析。
　　第二章主要讨论了激光倏逝驻波的形成过程；通过理论推导分析和仿真计算，详细研究了倏逝驻波的偏振态，会随入射激光偏振态的变化而变化。一维激光倏逝驻波光路系统的设计；利用该光路系统沉积金属纳米结构化阵列。
　　第三章首先理论分析质点化的纳米棒受光场力；利用FDTD仿真实验计算一维TE、TM激光倏逝驻波场强分布和二维正交激光倏逝驻波场强分布。通过改变正交激光倏逝驻波场强比和相位差，改变激光倏逝驻波场局域电场合矢量方向。
　　第四章计算圆偏振光照射金属纳米棒阵列结构场强分布；用TM偏振光照射银纳米棒阵列结构，通过改变银纳米棒阵列结构和光源入射角度计算其对应的散射谱。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 贵金属纳米阵列构成的电磁超表面的研究背景与意义

1.2 国内外研究现状发展趋势

1.3 本论文的结构安排

1.4 本章小结

第二章 激光倏逝驻波场系统

2.1 激光倏逝驻波特性研究

2.2 激光倏逝驻波场系统

2.3 一维倏逝驻波场

2.4 微纳金属阵列结构的制备

2.5 本章小结

第三章 正交激光倏逝驻波场调控组装金属纳米棒阵列

3.1正交激光倏逝驻波场

3.2 一维激光倏逝驻波场仿真

3.3 二维激光倏逝驻波场仿真

3.4 可变正交激光倏逝驻波场仿真

3.5 改变正交激光倏逝驻波场强比例调控金属纳米棒阵列

3.6 改变正交激光倏逝驻波相位差

3.7 正交圆偏振激光倏逝波场中纳米棒的可调控组装

3.8 本章小结

第四章 金属纳米棒阵列结构的光学性能

4.1 圆偏振光作用于不同结构的银纳米棒

4.2 对不同的银纳米棒阵列结构的散射光谱计算

4.3 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1 本文的主要贡献

5.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果