收藏本站
《中南大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

亚波长周期结构的超强光透射及其调控的研究

谢素霞  
【摘要】:在亚波长光学领域,按照人为意愿控制电磁波在纳米金属结构中传输是学术界和技术应用领域长期关注的一个重要问题。表面等离子激元(SPP)为人们控制光和传导光提供了一种新思路。在基于表面等离子体激元的纳米结构体系的研究中,发现了许多新现象。光照射在具有亚波长周期性孔阵列的金属薄膜上时,产生了超强光透射现象(EOT),这是最引人注目的发现之一,这种现象的研究对亚波长光学器件的设计和实现光子回路具有理论指导意义。本论文在国内外现有研究的基础上,运用时域有限差分法(FDTD),结合表面等离子体光子学及电磁场相关理论,研究了多种亚波长金属结构的超强光透射现象,引入了更多的结构因子,发现了新的物理现象,丰富了亚波长光学结构的调节手段,分析了其物理机制,并探索了可能产生的新应用。 论文内容主要包括以下几个方面: 一、研究了双层长方形孔阵列的EOT,将这种特性归结于表面等离子体共振和局域波导共振共同作用的结果。详细分析了双层狭缝阵列的层间距离、狭缝宽度、侧向位移等结构参数在两层狭缝阵列宽度相同或不同,同轴或不同轴以及间距为零或非零等情况下对EOT的影响,发现两种模式的透射共振峰随着这些参数的改变,在不同情况下的变化方式不尽相同,且分别出现了红移、蓝移、分裂、合并、升高、降低以及峰的半高宽变宽和变窄等现象。研究结果表明,双层亚波长金属周期结构相对于单层结构具有更好的滤波特性,且其透射共振模可以从更多方面进行调控。这为新型亚波长光子器件的设计提供了理论依据。 二、分析了亚波长金属狭缝阵列跟非线性介质组成的复合结构的EOT,分别模拟了在周期性亚波长金属薄膜的狭缝内填充非线性介质以及将金属狭缝阵列镶嵌在非线性介质中两种情况下,入射光强度、狭缝中所填非线性介质厚度、三阶磁导率以及镶嵌在非线性介质中的金属薄膜的厚度和镶嵌深度等结构参数对透射共振峰的调控,发现了透射峰中心波长和峰值大小灵敏的依赖于这些因素的改变,出现了峰中心波长移动、峰值跳变以及新透射共振模出现等有趣的现象,这些研究结果为理解光与非线性介质复合金属周期结构的相互作用提供了新认识。 三、探讨了在狭缝内引入收敛-发散、发散-收敛、只有收敛以及Z字形通道结构时亚波长金属周期狭缝阵列或狭缝-凹槽阵列的EOT,发现随着狭缝的非直通道内结构的形状、尺寸以及通道内结构单元的个数等几何因子的改变,两种模式的共振峰均出现了红移、蓝移、分裂、合并、增强和衰减等现象,特别地,研究结果表明,在狭缝中心线长度相同时,较薄金属薄膜上的Z字形狭缝阵列跟较厚金属薄膜上的直通道狭缝阵列的透射特性基本一样,这对光子器件小型化有参考价值。在通道内引入结构因子增加了对透射共振模式的调控方式。 四、设计了一种新型的连续的金属周期结构模型,即平行接触排列的金纳米圆柱阵列及其与金属薄膜的组合结构。验证了光不能直接穿过的连续的金属周期结构也能产生EOT,发现纳米柱子的半径、层数、柱子阵列周围电介质的介电常数、金属薄膜的厚度、以及金属薄膜与金属柱子阵列的距离等结构因素对该亚波长结构的透射谱、反射谱和吸收谱等都有显著的调制作用,并出现透射共振峰的分裂、移动以及衰减退化等新现象,这些现象跟结构的表面等离子体共振隧穿有关。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN25

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 钟慧;基于表面等离子体共振效应的Ag纳米材料光电性能的研究[D];湖南科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 周仁龙;陈效双;曾勇;张建标;陈洪波;王少伟;陆卫;李宏建;夏辉;王玲玲;;金属光子晶体平板的超强透射及其表面等离子体共振[J];物理学报;2008年06期
2 孟田华;赵国忠;张存林;;亚波长分形结构太赫兹透射增强的机理研究[J];物理学报;2008年06期
3 陈小军;吴立军;胡巍;兰胜;;非线性光子晶体中光敏超棱镜现象的研究[J];物理学报;2009年02期
4 任晓斌;翟天瑞;任芝;林晶;周静;刘大禾;;非线性曝光对三维全息光子晶体禁带特性的影响[J];物理学报;2009年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴斌;王庆康;;集成表面等离子体共振传感芯片[J];微纳电子技术;2007年09期
2 吴斌;王庆康;;波导型表面等离子体共振传感器传感特性计算[J];微纳电子技术;2007年12期
3 罗吉;庄须叶;倪祖高;姚军;;光纤消逝场传感器传感结构的分析与应用[J];微纳电子技术;2011年06期
4 黄志洵;姜荣;;表面电磁波与表面等离子波[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2011年02期
5 黄志洵;;金属电磁学理论的若干问题[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2011年04期
6 曹庄琪,沈启舜,丁渊,桑明煌,袁文,肖平平,徐红萍;单次扫描技术确定金属薄膜的厚度和介电常数[J];江西师范大学学报(自然科学版);2003年03期
7 欧阳坤;况庆强;肖平平;乐建新;;基于衰减全反射结构的微小位移的实时测量[J];江西师范大学学报(自然科学版);2008年03期
8 况庆强;肖平平;桑明煌;;平板波导介质层平行度对衰减全反射曲线的影响[J];江西师范大学学报(自然科学版);2008年05期
9 朱彩莲,曹振新,吴乐南,杨洋;光纤表面等离子体波传感器中共振波长的理论计算[J];传感技术学报;2004年01期
10 刘国华;张维;常露;邝丽丽;尹文武;牛文成;;SPR生物传感系统及其对DNA的检测分析[J];传感技术学报;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 曹焱鑫;周吉;徐抒平;徐蔚青;;银纳米粒子自组装膜的表面增强荧光[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
2 王晓燕;赵国忠;张存林;;Sierpinski分形结构的THz透射光谱特性研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 杜艳;梁大开;曾捷;;表面等离子体波传感器波长调制理论研究[A];江苏省计量测试学会2005年论文集[C];2005年
4 申宁馨;彭承琳;;多通道表面等离子体子共振传感器的研究[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(上册)[C];2007年
5 史坚;曹庄琪;沈启舜;;用衰减全反射方法对微小位移进行实时测量[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 燕保荣;电磁波与低维固体表面等离体子相互作用的研究[D];华中科技大学;2010年
2 邵伟伟;光折变表面波及其在表面等离子体激元长程传播中的应用[D];南开大学;2010年
3 沈云;微纳结构光学微腔中的光学双稳与耦合慢光传输[D];武汉大学;2009年
4 王丽英;纳米材料在表面等离子体共振传感器中的应用[D];吉林大学;2011年
5 李旭峰;表面等离子体激元在近场光刻及微纳波导中应用的初步理论研究[D];大连理工大学;2011年
6 熊学辉;平面光栅阵列纳米尺度光子控制及其应用技术研究[D];华中科技大学;2011年
7 高洪营;扫描隧道显微镜诱导的金属表面有机分子多层膜发光研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 刘志锋;亚波长孔阵列的异常光学、声学透射[D];南京大学;2011年
9 田东斌;环形光栅包层THz空芯波导器件的研究[D];电子科技大学;2011年
10 刘建龙;金属-绝缘体-金属波导内表面等离子体传输与控制[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曲丽洁;用于动物性食品中莱克多巴胺快速检测的SPR技术研究[D];华中农业大学;2010年
2 李青;微型PDMS SPR传感器研究[D];长春理工大学;2010年
3 李奇林;全自动多通道SPR检测仪器的设计与实现[D];浙江大学;2011年
4 柯智慧;表面等离子体聚焦调制及增强太阳能电池吸收研究[D];电子科技大学;2011年
5 任常瑞;表面等离激元增强氮化硅基MIS器件的电致发光[D];浙江大学;2011年
6 姚元元;表面等离子体共振用于磺胺甲噁唑与血清白蛋白作用研究[D];山东农业大学;2011年
7 魏传平;乙酰甲胺膦和吲哚乙酸分子印迹SPR传感器制备及分析应用[D];山东农业大学;2011年
8 杜杉;超薄表面等离子共振传感器设计与表面等离子波导耦合的研究[D];北京交通大学;2011年
9 董广才;基于光子晶体辅助的锥形结构表面等离子体激元的研究[D];吉林大学;2011年
10 李博;光纤SPR传感器结构设计以及应用[D];北京邮电大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 白春礼;纳米科技及其发展前景[J];安徽科技;2002年03期
2 陈凤翔;汪礼胜;祝霁洺;;表面等离子体激元增强薄膜太阳电池研究进展[J];半导体光电;2011年02期
3 徐翠云;国内外纳米科技研究应用现状及发展趋势分析[J];中国粉体技术;2002年03期
4 杨理理;宣益民;韩玉阁;谭俊杰;;光栅表面太阳能电池吸收特性及其优化[J];工程热物理学报;2011年05期
5 聂国政;邹代峰;杨兵初;李宏建;;N掺杂对非晶C薄膜的电子结构与光学性质的影响[J];光谱学与光谱分析;2008年04期
6 张昭,林向农,罗文彬,彭少方,王向东;多孔载银抗菌剂和灭菌性能评价[J];高校化学工程学报;2003年04期
7 陈丽华;徐刚;徐雪青;王春平;;Ag纳米粒子生长动力学的局域表面等离子体共振研究[J];高校化学工程学报;2009年02期
8 王艳玲;苗峰;韩文达;;EastFDTD,一款优秀的国产光电磁模拟软件[J];激光与光电子学进展;2009年05期
9 张代东,王钦清;金属纳米材料的发展动态研究[J];科技情报开发与经济;2002年05期
10 闫金良;孙学卿;曲崇;赵银女;;纳米Ag夹层ZnO薄膜的光电性能[J];纳米技术与精密工程;2010年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王继飞;银纳米岛状薄膜的制备及其性能研究[D];中南大学;2011年
2 徐威;金属平板和光栅结构理论研究[D];国防科学技术大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 顾培夫,黄弼勤,郑臻荣;用于可见光区的薄膜光子晶体全角度反射器[J];物理学报;2005年08期
2 聂海;张波;唐先忠;;聚合物掺杂有机小分子发光二极管的电致发光与杂质陷阱效应[J];物理学报;2007年01期
3 黄磊;孙建安;豆福全;段文山;刘兴霞;;(3+1)维非线性Burgers系统的新的分离变量解及其局域激发结构与分形结构[J];物理学报;2007年02期
4 李国俊;康学亮;李永平;吕超;范正修;丁磊;隋展;;反射型磁光多层膜隔离器的频率响应及宽容性研究[J];物理学报;2007年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程健;徐善驾;吴柯;;一种基于左手介质的新型介质栅漏波天线的理论分析(英文)[J];红外与毫米波学报;2007年05期
2 В.Б.Лебедев ,张云熙;透光周期结构间距的测量方法[J];光学技术;1987年03期
3 杨弃疾,胡卫东;导体柱和周期结构旁振子的场[J];电子学报;1998年12期
4 郭强;谢康;张雅蕊;;光子晶体带隙结构的数值计算[J];电子科技大学学报;2008年S1期
5 韩鹏,汪河洲;一维无序扰动周期结构中局域长度的对称等价变换[J];物理学报;2005年01期
6 陈卫松,邱小军;多层板的隔声特性研究[J];南京大学学报(自然科学版);2005年01期
7 王维江,周建英,肖万能;光在一维周期结构中的分布和局域化[J];光子学报;2005年07期
8 姚宗健,于桂兰;失谐循环周期结构振动模态局部化问题的研究[J];科学技术与工程;2005年21期
9 董天临;二维导体-介质周期结构的毫米波和红外散射[J];红外与毫米波学报;1992年06期
10 周建;姜洪舟;张林;王琳;曾春年;陈戟;;FDTD方法对二维光子晶体的数值模拟[J];武汉理工大学学报;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 武旭辉;曾向阳;;周期结构对室内音质参数的影响分析[A];第二届西安-上海两地声学学术会议论文集[C];2011年
2 贺毅;;鳍线周期结构掁荡器的分析和设计[A];1987年全国微波会议论文集(中)[C];1987年
3 张建军;曾向阳;王海涛;;周期结构散射系数的边界元算法[A];第二届西安-上海两地声学学术会议论文集[C];2011年
4 彭松村;董金明;王乐民;;双周期结构中波的相互作用[A];1985年全国微波会议论文集[C];1985年
5 吴喆;曾葆青;黎晓云;张兆镗;;金属亚波长结构改善微波炉均匀性的研究[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年
6 李凤明;汪越胜;;失谐周期结构中波与振动局部化问题的研究进展[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
7 贾天卿;贾鑫;熊平新;张艺;孙真荣;徐至展;;飞秒激光在宽带隙半导体材料中诱导纳米周期结构及其应用[A];第八届全国光学前沿问题讨论会论文集[C];2009年
8 赵洪;;周期结构材料有限元分析法的几点改进和应用[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
9 王琪;张化;缪国庆;;具有周期结构底面水槽中表面波的实验研究[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年
10 史琰;梁昌洪;;周期结构的微带线的场分析[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王育楠;积极主动寻求突破发展[N];中国纺织报;2009年
2 ;谢国忠:中国牛市周期未结束[N];证券时报;2007年
3 王春 通讯员 吴兆路 罗倩;我科学家揭示孔雀美丽之谜[N];科技日报;2003年
4 姜澎;孔雀为何如此美丽[N];文汇报;2003年
5 上海交通大学 姜淳;光子带隙光纤(上)[N];通信产业报;2007年
6 张晓蓬;封闭训练的作用[N];中国体育报;2001年
7 杨东辉;波浪理论与潮汐运动[N];期货日报;2005年
8 日经;飞秒激光切削加工技术将进入实用阶段[N];中国有色金属报;2003年
9 白岭;拷问价值投资[N];证券日报;2004年
10 华宝证券研究所所长 李国旺;从流通结构与周期看通胀[N];上海证券报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谢素霞;亚波长周期结构的超强光透射及其调控的研究[D];中南大学;2011年
2 熊平新;三光束飞秒激光干涉在半导体表面诱导复合微/纳米周期结构及其光学特性研究[D];华东师范大学;2012年
3 谢环;光在柱状和球状周期结构中的传播及散射[D];中国科学技术大学;2010年
4 姚宗健;横向振动在周期复合结构板中传播问题的研究[D];北京交通大学;2010年
5 张建成;多层平面周期结构的电磁特性研究[D];西安电子科技大学;2009年
6 蒲明博;亚波长结构材料的宽带频率响应特性研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2013年
7 刘志锋;亚波长孔阵列的异常光学、声学透射[D];南京大学;2011年
8 李凤明;结构中弹性波与振动局部化问题的研究[D];哈尔滨工业大学;2003年
9 韩德专;表面等离子体激元在周期结构中的能带及传播性质[D];复旦大学;2006年
10 胡锡奎;基于周期结构的波前调控及其应用[D];南京大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王伟;二维亚波长周期结构光子器件研究[D];南京邮电大学;2013年
2 鲁思龙;色散周期结构的分裂场时域有限差分法分析[D];安徽大学;2012年
3 王晓;压电周期结构阻尼特性分析方法[D];大连理工大学;2012年
4 刘悬竹;微穿孔阻尼周期结构动态特性分析[D];大连理工大学;2012年
5 金理;一维金属—介质纳米周期结构光传播特性分析[D];宁波大学;2012年
6 车永星;周期结构电磁理论分析和仿真平台设计[D];电子科技大学;2012年
7 周亚坤;周期结构在屏障隔振中的应用[D];北京交通大学;2010年
8 刘晓远;含有缺陷的一维周期结构相干热辐射性质[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 李竞;层状多元周期结构的振动带隙特性研究[D];湖北工业大学;2013年
10 卢健;电路屏周期结构吸波材料研究[D];电子科技大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026