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《兰州大学》 2017年
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基于等离激元的微纳光学器件研究

李絮  
【摘要】:目前,随着信息科技的快速发展,对光学器件的要求越来越高,微纳光学的提出与发展带动微纳光学器件成为研究热点。当下光通信产业快速发展,等离激元可以突破衍射极限这一特点极大推动了微纳光学的发展进程,同时随着制造工艺的提升,进一步推动微纳光学器件的微型化和集成化。本文主要研究基于等离激元的微纳光学器件,我们不仅阐述微纳光学发展过程的同时探讨了微纳光学器件发展现状,同时研究了金属表面等离激元和石墨烯等离激元这两种等离激元的重要组成部分。在石墨烯等离激元基础上,我们研究了石墨烯—介质构成的双曲超材料波导结构,分析了双曲超材料的色散特性,讨论了波导模式,进一步验证了石墨烯—介质多层结构波导的高折射率,并用两个此类型波导构成沟槽波导。当两个波导逐渐靠近时产生耦合现象,由此分析沟槽区域光场增强,同时在波导对称模式下计算了单个波导所受的梯度力。从石墨烯电导率的可调性出发,分析了波导在不同条件下的梯度力变化,为研究基于石墨烯的沟槽波导提供参考。与此同时,我们提出了一种基于金属—介质—金属(Metal-Insulator-Metal,MIM)波导的共振器模型。共振器由MIM波导和圆盘耦合构成,且其共振特性可以通过MIM波导支持的金属表面等离激元进行研究和分析。通过人为改变共振器的局部几何形状,破坏共振器的对称性,在不改变共振器整体结构的前提下,通过控制共振器局部几何形状调节共振波长。在分析共振器共振特性的同时将共振器扩展应用到波长解复用器中,为微纳共振腔设计与应用提供新的思路。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TH74

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