光子晶体光波导输出端的能量分布及亚波长金属光栅的缝宽效应

论文摘要

本文分为两部分,第一部分是关于光子晶体光波导输出端的能量分布情况,第二部分是关于金属亚波长光栅反常透射问题。这两个部分分别涉及光物理两个很活跃的研究方向。第一部分:利用平面波展开法加超元胞技术研究了二维正方格子旋转正方空气散射子光子晶体光波导输出端的能量分布情况。结果表明:在光子晶体光波导与真空的交界面上较为发散的场分布有益于光波在真空中传播的更远;较宽的线缺陷同样可以使光传播的较远。第二部分:利用有限时域差分法研究金属光栅的反常透射问题。计算了金属薄膜光栅的透射率与单缝宽度以及金属薄膜厚度的依赖关系并发现如下结果:存在一个最佳缝宽能使单缝增强效应达到最大值,此时缝间耦合作用几乎消失,这个结果可以看作是对先前工作的一个验证;当缝宽变得足够大时,光栅的透射趋近于经典光学的情况,这时单缝效应和缝间耦合全都消失;在最佳缝宽和大缝宽之间还有一个适当的宽度,它能够使缝间耦合效应达到最大值;相对透射率随缝宽的增大呈现出一个周期性的增强振荡。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 光子晶体的概念及应用
• 1.3 关于光子晶体光波导的相关问题
• 1.4 金属亚波长光学的基本问题及研究进展
• 1.5 论文的主要工作和结构安排
• 第二章 二维光子晶体波导输出端的能量分布情况
• 2.1 引言
• 2.2 平面波展开法介绍
• 2.3 模型和计算原理
• 2.3.1 模型
• 2.3.2 计算原理
• 2.4 计算结果和讨论
• 2.4.1 当拉开距离dx=0. 30 a 时，TE 波的情况
• 2.4.2 增大拉开距离，dx=0. 6 a 时TE 波的情况
• 2.4.3 镜面对称结构当dx=0. 2 a 时TE 波的情况
• 2.5 小结
• 第三章 缝间耦合效应和单缝效应对反常透射的影响
• 3.1 引言
• 3.2 时域有限差分法介绍
• 3.3 计算模型
• 3.4 计算结果
• 3.4.1 银板厚度h=0. 2μm ，相对透射率随缝宽的变化
• 3.4.2 银板厚度h=0. 5μm ，相对透射率随缝宽的变化
• 3.4.3 相对透射率随银板厚度的变化
• 第四章 总结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的论文
• 致谢