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布拉格光栅调控金属薄板亚波长周期性孔阵列的超强透射现象

刘彬  
【摘要】:周期性结构的金属薄膜中光的超强透射现象具有广泛的应用前景,能够为纳米尺度对光实现控制打开新的局面,并且可以越来越多的应用于光集成和传感技术。 本论文主要研究亚波长金属薄膜孔阵列的超强透射现象和布拉格光栅结构对其的调控作用。对于这种超强透射的物理机制,众说纷纭,结论趋向于两种,其一是由于周期性孔阵列激起的表面等离子体共振SPR(Surface Plasmons Resonance)耦合作用,令一种说法是由于单个小孔形成的波导共振腔产生透射峰。实验表明,这两种机理产生的透射峰是各自独立的,本文利用布拉格光栅结构的阻带内高反射率的特性,将两种原因产生的透射峰有效调控,进而更有利于对超强透射物理机制的研究和分析。 时域有限差分方法(FDTD)在电磁场数值模拟领域正受到越来越多的注意。它直接在时域求解离散化了的麦克斯韦方程组,能模拟任意几何形状的结构;它的另外一个优点是可以通过输入脉冲得到脉冲响应进行傅立叶变换,一次计算出包含很大频率范围的结果。 本文采用FDTD方法,在三维直角坐标系下,以10m为网格大小,PML(完全匹配层)为吸收边界条件,以时间逐步推进的方式引入入射波,对周期性孔阵列金属薄膜以及布拉格调控光栅组合结构所得到的场分量进行了模拟计算,比较透射率得出最佳结论。


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