二維亞波長周期結(jié)構(gòu)光子器件研究.pdf

1、表面等離子體激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）是一種由光子與金屬表面的自由電子相互作用而形成的激發(fā)態(tài)，可以將光束縛在亞波長結(jié)構(gòu)中傳播，打破了衍射極限的限制，能顯著的縮小光子器件的尺寸。SPPs具有超高分辨率成像、透射增強(qiáng)、亞波長約束等突出特性，因此，SPPs在納米光學(xué)成像、新型高效光源、生物傳感等相關(guān)領(lǐng)域都具有潛在的應(yīng)用價值。
　　本文在總結(jié)表面等離子體激元的基本理論基礎(chǔ)上，提出了一種新型金屬

2、-介質(zhì)環(huán)結(jié)構(gòu)的SPPs聚焦透鏡，對以下問題進(jìn)行了重點研究：
　　通過計算分析選取了較為合適的結(jié)構(gòu)參數(shù)，運用時域有限差分方法進(jìn)行了相關(guān)數(shù)值模擬仿真實驗。針對單金屬-介質(zhì)環(huán)結(jié)構(gòu)聚焦性能的不足，進(jìn)一步設(shè)計了多金屬-介質(zhì)環(huán)結(jié)構(gòu)，研究了該結(jié)構(gòu)的聚焦性能與環(huán)數(shù)N之間的關(guān)系，調(diào)節(jié)環(huán)數(shù)N在1～6范圍內(nèi)變化，可以使得焦距f在1.25μm到1.75μm范圍內(nèi)變化，焦深DOF的變化范圍為1.1μm～2.2μm，半高寬FWHM的變化范圍為228nm～30

3、0nm，具有很好的聚焦效果。
　　在三環(huán)周期結(jié)構(gòu)中，分別研究了內(nèi)環(huán)半徑r和環(huán)間隔t對聚焦性能的影響：固定t=0.5μm，調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)半徑r從0.2μm到2.5μm，可以使得焦距的變化范圍為0.75μm～2.75μm；固定r=1.0μm，環(huán)間隔在0.4～0.7μm間變化時，對應(yīng)的焦距變化范圍為1.05μm～2.95μm。
　　通過調(diào)節(jié)光源的入射角度，會使得焦點位置產(chǎn)生一定的偏轉(zhuǎn)，入射角從0增大到30°時，對應(yīng)偏轉(zhuǎn)角θ的變化范圍為0