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《北京邮电大学》 2019年
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表面等离激元系统中的Fano共振调控研究及其应用

付宏雪  
【摘要】:近几十年来,表面等离激元系统中的Fano共振因其极小的共振峰谷间距成为等离子体光学领域一个非常重要的研究方向。可以产生一个或多个Fano共振的系统被人们不断的设计出来。由于在提高生化传感、光谱学及多色非线性过程中的优势,多Fano共振系统变得越来越重要,并获得了更多的关注。但是由于等离子体结构的集体效应,多个Fano共振之间很难独立的进行调控,这对于多Fano共振结构的设计带来了很大的难度。本文主要从Fano共振调控手段出发,设计了几种可以独立调控的多Fano共振结构。具体研究内容如下:设计了一个可以独立调控的双Fano共振系统,其在传感领域有着很好的应用价值。我们主要提出了一个含有金属挡板的波导侧边耦合十字形谐振腔系统。我们可以通过调整十字形谐振腔中水平谐振腔的长短两个部分来独立的调谐这两个Fano共振。我们还计算了传感领域应用的两个重要参数折射率灵敏度和品质因子,最大的折射率灵敏度和品质因子可以到1040nm/RIU和198.9。设计了一个四Fano共振系统,分析了每一个Fano共振的调控特性。我们在双Fano共振系统的基础上在加入一个侧边耦合十字形谐振腔,在透射光谱上出现了四个Fano共振。这个系统可以实现三个Fano共振的独立调控。同时我们发现我们可以调整上下两个十字形谐振腔中的填充介质,实现特定的多波段传感器或分子检测装置。设计了一个可以在一定带宽范围内自由调控的带阻滤波器。我们在单边双齿形滤波器的基础上加入了一个侧边耦合矩形谐振腔,可以使滤波窗口的左侧也产生一个Fano共振,通过调整矩形谐振腔的长度和齿形谐振腔的长度可以独立的调整左右两侧的Fano共振,进而可以在一定范围内自由的调控滤波器的中心波长和滤波带宽。同时我们还可以通过改变矩形谐振腔中填充介质的折射率来调整F ano共振的位置,这对于我们精确的设计固定范围的带阻滤波器带来了极大的便利。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:O53

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