THz波段亚波长尺度零级深度金属光栅透射特性的研究

摘要

利用飞秒激光作为激发源的THz时域光谱技术(THz-TDS)是一种非常有效的电磁波测试手段,并有望成为在THz波段研究光学微结构器件的有效方法.在本论文中,首次将自行研制的THz-TDS用于具有亚波长尺度零级深度金属光栅的透射光谱的研究,并观察到由于金属表面等离激元极化波的存在而引起的透射光谱增强现象.同时对零级深度金属光栅对太赫兹波透过特性进行了详细的理论推导和数值模拟.本文的主要内容有: 第一章,绪论,介绍本课题的背景和意义. 第二章,系统的综述了THz波的产生、探测、性质、应用以及国内外研究现状. 第三章,阐述了表面等离激元极化波的物理概念及性质. 第四章,对亚波长尺度零级深度金属光栅对太赫兹波透过特性进行了深入的理论研究,同时对影响THz波选择增强透射的诸多因素进行了理论分析和数值模拟. 第五章,在前一章理论研究的基础上对亚波长尺度零级深度金属光栅对THz波透射特性的实验结果进行更加深入的讨论.

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第一章绪论

第二章THz波辐射

2.1THz辐射的产生和探测

2.1.1 THz辐射的产生

2.1.2THz辐射的探测

2.2THz辐射的特性及应用

2.2.1 THz技术作为材料的分析和测试手段

2.2.2 THz成像技术

2.2.3 THz用于通信技术

2.2.4 THz在医学上的应用

2.3THz辐射的发展状况及前景

第三章表面等离激元极化波

3.1表面等离激元极化波的基本性质

3.1.1表面等离极化激元的存在条件及其色散方程

3.1.2表面等离激元极化波的传播特性

3.2表面等离激元极化波与电磁波的耦合辐射

3.2.1随机粗糙表面

3.2.2周期结构-全息光栅

3.2.3直角棱镜全内反射产生的倏逝波耦合

第四章零级深度金属光栅对太赫兹波透过特性的理论研究

4.1亚波长金属微结构光栅的传递函数T(ω)

4.1.1金属的介电常数

4.1.2金属微结构光栅的有效等离子体频率ωp

4.1.3亚波长金属微结构光栅的传递函数T(ω)

4.2光栅透射函数T(ω)的数值模拟

4.2.1光栅周期p对T(ω)的影响

4.2.2光栅占空比w/p对T(ω)的影响

4.2.3光栅深度d对T(ω)的影响

4.2.4入射角度α对T(ω)的影响

4.2.5光栅材料对T(ω)的影响

第五章零级深度金属光栅对太赫兹波透过特性的实验研究

5.1实验装置——THz时域光谱系统

5.2实验结果及分析

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

一、已经发表或录用的论文：

二、正在审理的论文：

三、参加科研情况说明：

致 谢