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基于表面等离激元效应的全光调制研究

赵德文  
【摘要】:当需要研究全光调制系统的时间分辨特性时,一般使用基于飞秒激光的泵浦-探测技术。其对应的系统在具体实现过程中存在许多难点和值得注意的地方,因而总结搭置该系统的经验是极有意义的。表面等离激元(SPP)和局域表面等离激元(LSP)都伴随着一定的场增强效应,研究表而等离激元(SPP)和局域表而等离激元(LSP)相互耦合作用的机理和效果,可为实现性能优良的全光调制器件提供思路。本文的工作既涉及到理论推导和数值模拟仿真,又包含有实验系统的搭建,工作内容如下: 1、从麦氏方程组和边界条件出发,详细推导了有关表而等离激元的原理和特性的公式,主要包括SPP的存在条件和色散方程,SPP的传输特性的相关公式等。 2、自主搭建了基于飞秒激光的泵浦-探测系统,总结出许多经验,如搭建此套系统中值得注意的地方等。就泵浦-探测系统用于测量基于表面等离激元效应的全光调制的时间分辨特性的实验系统做了详细的介绍,为后续工作指明了方向。 3、提出金纳米颗粒链与IMI微纳结构相互耦合的结构,并利用时域有限差分法(FDTD)做数值模拟,计算并展示了不同情况下结构的消光谱和电磁场分布情况,对透过率潜做了对比的计算。通过对仿真结果做深刻的分析,表明,若保持IMI微纳结构外的金纳米颗粒部分的厚度不变,则颗粒嵌入到IMI微纳结构中的厚度对整个结构的消光谱无影响。然而,如果保持金纳米颗粒尺寸不变,IMI微纳结构外的金纳米颗粒部分的厚度会影响到整个结构的消光谱。该系统有助于理解表面等离激元(SPP)和局域表面等离激元(LSP)间的耦合效应,这提供了一种实现滤波器的新思路,可用于实现基于表面等离激元效应的全光调制。


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