二維波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中類電磁誘導(dǎo)透明及其物理機(jī)制的研究.pdf

1、表面等離子體激元(Surface Plasmons polaritons，SPPs)是金屬中的自由電子和介質(zhì)中的電磁場耦合振蕩形成的沿金屬表面?zhèn)鞑サ碾姶挪āＳ捎谒哂型黄蒲苌錁O限和在納米領(lǐng)域操控光波的能力，因此利用SPPs可以設(shè)計(jì)出新型的光學(xué)器件如光學(xué)開關(guān)、光學(xué)濾波器和高度集成光學(xué)電路中的光學(xué)器件等。這些器件在亞波長光學(xué)、光激發(fā)、數(shù)據(jù)存儲、顯微術(shù)以及生物光子學(xué)等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。本文結(jié)合耦合模理論(CMT)和時域有限差分法(FD

2、TD)，研究了金屬-介質(zhì)-金屬(MIM)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中表面等離子體共振產(chǎn)生的類電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象的基本物理機(jī)理和調(diào)控機(jī)制。
　　本文研究的主要內(nèi)容包括以下三個方面:
　　1.基于法布里-珀羅(FP)模式和FDTD模擬方法，研究了一個側(cè)面耦合共振腔和一個MIM主波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振機(jī)制。結(jié)果表明結(jié)構(gòu)的透射特性可以由共振腔的寬度和耦合距離調(diào)控。在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)上加上一個相同的共振腔就可以產(chǎn)生類電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象，結(jié)合前面的理論分析和耦

3、合模理論詳細(xì)地研究了類電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象的形成過程。在兩個去諧的側(cè)面耦合共振腔中同樣能夠產(chǎn)生類電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象，通過改變結(jié)構(gòu)參數(shù)可以有目的地調(diào)控透明窗口。
　　2.研究了兩個去諧開口共振腔和一個MIM主波導(dǎo)組成結(jié)構(gòu)的類電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象。基于CMT和FDTD，詳細(xì)地分析了間接耦合所引起的類電磁誘導(dǎo)現(xiàn)象的形成和演化機(jī)制，從中可以知道透明窗口的形成可以歸因于共振腔的去諧長度，而透明窗口的演化歸因于兩個腔之間的耦合距離。在此結(jié)構(gòu)中對于間接耦

4、合模式，最終可算得最大的群折射率為100。此外，利用此處等離子體結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)置，定性地去研究了直接耦合對類電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象的作用。
　　3.基于上一章的研究結(jié)果，設(shè)計(jì)了特定的多腔側(cè)面耦合結(jié)構(gòu)來進(jìn)一步研究直接耦合對等離子體透射特性的影響。通過在不同的側(cè)面耦合結(jié)構(gòu)中設(shè)置特定參數(shù)來保證間接耦合不變，從而定性地研究直接耦合的影響。FDTD模擬的結(jié)果表明，透射谷位置（共振波長）的移動是由于直接耦合的作用而導(dǎo)致的，并且隨著直接耦合作用地增強(qiáng)，