太赫兹波段金属狭缝结构透射特性研究

论文摘要

亚波长金属结构中表面等离子体(Surface Plasmons,SPs)效应及其应用是当前纳米光子学领域的研究热点之一,在亚波长光学、光存储、光激发、显微术和生物光子学等领域具有广阔的应用前景。表面等离子体亚波长光学(Surface Plasmon Subwavelength Optics)作为近场光学的新兴分支,正在蓬勃发展。本文主要在THz波段和微波波段从实验和理论模拟上研究一维理想金属亚波长结构透射特性。通过研究理想金属亚波长结构的透射光谱信息,为制作更为理想的金属滤波器件和其他传感器件奠定了实验和理论基础。全文分为四章:第一章,简要介绍了金属表面等离子体亚波长光学的主要内容,较为详细地解释表面等离子体激元的物理机制及其基本性质和激发方式,随后介绍了太赫兹辐射基本理论,最后分析了在太赫兹波段亚波长金属光学所具有的性质。第二章,对单一金属亚波长狭缝与太赫兹光相互作用的物理机制从太赫兹光谱实验和理论模拟两方面来研究,并从表面等离子体光学方面对其进行解释和理论计算。第三章,对于一维非周期亚波长金属结构在太赫兹波段透射特性实验方面的研究,同时也对实验对象进行了理论模拟,并且进行分析解释。最后,对各种不同形状的亚波长理想金属狭缝结构透射性质从理论模拟上进行研究,并总结分析其特征规律。第四章,简要对本论文的工作进行总结和展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 表面等离子体亚波长光学基本理论
• 1.1.1 表面等离子体亚波长光学概述
• 1.1.2 表面等离子体的基本电磁理论
• 1.1.3 表面等离子体激元的基本性质和激发方式
• 1.1.4 金属介质的色散模型
• 1.1.5 SPs研究的数值方法－时域有限差分方法（FDTD）
• 1.2 太赫兹辐射基本理论
• 1.2.1 太赫兹辐射简介
• 1.2.2 太赫兹波的传输
• 1.2.3 太赫兹波的产生和探测技术
• 1.3 在太赫兹波段下亚波长金属光学性质
• 第二章 太赫兹波段下单一金属狭缝透射性质
• 2.1 研究背景
• 2.2 太赫兹波谱实验装置
• 2.2.1 太赫兹时域波谱技术
• 2.2.2 实验样品制备
• 2.3 实验结果和理论分析
• 2.3.1 实验结果
• 2.3.2 峰位频移的理论推导分析
• 2.3.3 仿真模拟结果
• 2.4 实验研究意义
• 第三章 多狭缝亚波长金属结构及其他周期结构性质
• 3.1 研究背景
• 3.2 样品的制备
• 3.3 实验结果
• 3.4 仿真模拟结果和分析
• 3.5 刻有余弦凹槽和矩形凹槽的金属狭缝透射性质对比
• 第四章 结论和展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢