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1、目前,隨著激光技術(shù)和微加工技術(shù)的迅猛發(fā)展,分?jǐn)?shù)傅里葉變換(FrFT)作為一種新的研究工具在光學(xué)、光通信等領(lǐng)域迅速得到應(yīng)用;同時(shí),納米光子技術(shù)作為當(dāng)前光子學(xué)領(lǐng)域里面的研究熱點(diǎn)之一,它在非線性光學(xué)、光存儲(chǔ)及光通信器件等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?;诖耍疚闹饕芯恳恍?fù)雜光學(xué)系統(tǒng)中光束的傳輸變換及光波的傳輸特性,主要包括以下內(nèi)容:
第一章為緒論,主要概述了光束的傳輸變換與表面等離子體光子學(xué)的研究背景、基本理論及其主要應(yīng)用等,介紹了論
2、文采用的數(shù)值計(jì)算方法,并指出了全文的結(jié)構(gòu)安排、研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)。
第二章,基于廣義惠更斯-菲涅耳衍射積分公式,并采用將硬邊光闌函數(shù)展開(kāi)為有限項(xiàng)復(fù)高斯函數(shù)的方法,通過(guò)較復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算,推導(dǎo)并研究了合流超幾何(HyG)光束通過(guò)環(huán)形光闌約束光學(xué)系統(tǒng)的光場(chǎng)分布及其傳輸特性。作為特例,本章還給出了HyG光束通過(guò)圓孔光闌和圓屏光闌約束光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)慕平馕鼋狻S?jì)算結(jié)果表明,本章采用的近似解析公式計(jì)算所得結(jié)果與直接數(shù)值積分結(jié)果一致吻合,且能
3、大大提高計(jì)算效率。
第三章,根據(jù)FrFT的定義和復(fù)高斯函數(shù)展開(kāi)方法,分別導(dǎo)出了空心雙曲正弦高斯(HsG)光束和貝塞爾高斯(BG)光束通過(guò)理想的或有光闌約束FrFT光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)慕馕霰磉_(dá)式,并進(jìn)一步研究了其傳輸特性。數(shù)值計(jì)算和研究結(jié)果表明,通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇FrFT的光學(xué)參數(shù)(如:分?jǐn)?shù)階數(shù)、截?cái)鄥?shù)等),可以控制光束通過(guò)FrFT光學(xué)系統(tǒng)的光強(qiáng)分布。特別的是,當(dāng)截?cái)鄥?shù)較小時(shí),透鏡的光闌效應(yīng)不能忽略,光闌的大小會(huì)對(duì)歸一化光強(qiáng)分布有很大
4、的影響;當(dāng)截?cái)鄥?shù)較大時(shí),光闌的衍射效應(yīng)可以忽略。
第四章,利用麥克斯韋方程在邊界面上滿(mǎn)足的連續(xù)性邊界條件,分析了幾種簡(jiǎn)單異質(zhì)結(jié)構(gòu)波導(dǎo)中表面等離子激元模式的色散及模式耦合特性。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建了一種新的較為復(fù)雜的等離子波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng),并利用等效模型的方法獲得了該波導(dǎo)的色散曲線,結(jié)果表明多條模式可以局限在空氣芯層中進(jìn)行傳輸。
第五章,利用時(shí)域有限差分(FDTD)方法,設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單易制備的硅基波導(dǎo)襯底亞波長(zhǎng)光柵結(jié)構(gòu)系統(tǒng),
5、并研究了光波在該系統(tǒng)中的傳輸特性。數(shù)值計(jì)算和理論研究結(jié)果表明,在橫電(TE)波垂直入射的條件下,由于Fano共振及金屬光柵表面等離子體激元與硅基波導(dǎo)模式的雜化耦合,導(dǎo)致了傳輸效率的極大增強(qiáng)(>80%),具有超透射的新奇現(xiàn)象,并伴隨著群速度為0.005c的慢光效應(yīng)。
第六章,從經(jīng)典量子光學(xué)的理論出發(fā),比較分析了不同光學(xué)系統(tǒng)中的電磁誘導(dǎo)透明(EIT)現(xiàn)象及其物理機(jī)制,并構(gòu)建了由金屬納米棒和硅光柵波導(dǎo)組成的復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)。通過(guò)FDTD
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