周期性金属阵列结构的太赫兹透射光谱特性研究

论文摘要

本论文利用太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）,研究了周期性金属小孔阵列结构的太赫兹透射光谱特性,并对影响共振透射的因素进行了细致的探讨。本论文主要研究了周期性金属阵列结构中的小孔形状、排列方式、阵列周期、小孔尺寸这几个因素对太赫兹透射特性的影响,探究了太赫兹波段透射增强现象的物理本质。本论文所做的主要工作包括:（1）研究了太赫兹波段周期性金属小孔阵列结构的透射增强现象,证实了这些结构的透射光谱具有明显的频率选择性。（2）研究了金属铜箔上周期性矩形孔阵列结构的太赫兹透射特性及小孔形状对太赫兹透射特性的影响。实验结果表明:孔的形状对透射峰的幅值和共振透射峰的频率位置有较大的影响,当矩形孔的长宽比增大时,透射峰的幅值会随着变大且共振透射峰的位置会向低频方向移动。（3）研究了矩形孔阵列结构对太赫兹的偏振依赖性。对于具有对称性结构的样品来说,样品的太赫兹透射光谱不依赖于入射太赫兹波的偏振方向,对于具有非对称性结构的样品来说,样品的太赫兹透射光谱依赖于入射太赫兹波的偏振方向。（4）研究了金属铜箔上周期性矩形孔斑图结构的太赫兹透射特性及排列方式对太赫兹透射特性的影响。（5）研究了硅衬底上亚波长周期性金属阵列结构的小孔尺寸和阵列周期对太赫兹透射光谱特性的影响。在进行实验研究的同时,本文还利用时域有限差分方法（FDTD）进行模拟来验证和分析了实验结果,进一步探讨了在太赫兹波段金属周期性结构透射增强现象的物理本质,为以后的工作提供了参考。总之,本论文主要从影响周期性金属阵列结构的太赫兹透射光谱特性的几个方面探讨了透射增强现象的本质,为太赫兹波段光学器件的发展提供了一定的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 序言
• 1.1 课题研究意义
• 1.1.1 表面等离子体光学的研究意义
• 1.1.2 时域有限差分法（FDTD）的应用
• 1.1.3 金属亚波长结构的透射增强现象
• 1.1.4 本课题的研究意义
• 1.2 研究背景及国内外研究现状
• 1.3 本论文的主要内容及结构安排
• 第二章 太赫兹辐射的概述
• 2.1 太赫兹波的产生和探测
• 2.2 太赫兹波的传播
• 2.3 太赫兹时域光谱技术实验装置
• 2.4 太赫兹时域光谱的数据处理方法
• 2.4.1 理论基础
• 2.4.2 太赫兹透射光谱的测量
• 第三章 铜箔上周期性阵列结构的THz 透射光谱特性研究
• 3.1 金属铜箔上不同长宽比矩形孔的THz 透射特性及偏振特性
• 3.1.1 样品介绍及实验测量
• 3.1.2 实验结果及分析
• 3.1.3 本节实验小结
• 3.2 铜箔上矩形孔斑图阵列结构的太赫兹透射特性
• 3.2.1 样品介绍及实验测量
• 3.2.2 实验结果及其分析
• 3.2.3 本节实验小结
• 3.3 本章总结
• 第四章 硅衬底上金属周期性阵列结构的 THz 透射光谱特性研究
• 4.1 样品的制备和实验测量
• 4.2 实验结果及分析
• 4.3 理论分析
• 4.4 本章实验小结
• 第五章 总结
• 5.1 本论文工作总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢