超材料二聚體的電磁特性及光學微操控.pdf

1、超材料二聚體是一種典型的超材料“原子”結(jié)構(gòu),常見的超材料二聚體是由貴金屬納米顆粒相鄰放置構(gòu)成的,并且與外電磁場作用時可以產(chǎn)生局域表面等離子共振?？刂茦?gòu)成二聚體顆粒間的距離可以調(diào)節(jié)表面等離子共振頻率以及空隙間的局域場強度,這一特點在實際應用中可被用來設(shè)計納米光學天線,超靈敏的生物傳感器,可控的近場“光鑷”系統(tǒng)等。以往對超材料二聚體的研究多針對單個的二聚體系統(tǒng),很少有研究工作考慮到支撐二聚體的基底對二聚體本身電磁特性的影響,以及如何對基底上

2、的二聚體進行光學微操控。另一方面,某些異質(zhì)結(jié)二聚體支持Fano共振,但目前還沒有對Fano共振如何影響二聚體光力的研究報道。
　　本文針對超材料二聚體研究現(xiàn)狀中存在的問題,基于有限積分法(FIT)和Maxwell Stress Tensor(MST)曲面積分算法開發(fā)了三維任意結(jié)構(gòu)的光力計算工具。將該方法得到的光力計算數(shù)據(jù)與其他不同算法得到的光力數(shù)據(jù)進行比對,結(jié)果顯示我們的光力計算方案正確,計算精度高,特別對于幾種典型的模型光力結(jié)果

3、與基于洛倫茲力公式的離散偶極子算法(DDA-LF)所得到的結(jié)果偏差低于5％。然后研究了帶有金屬板基底的同質(zhì)結(jié)二聚體系統(tǒng),著重研究了發(fā)生表面等離子共振時的近場分布以及光力性質(zhì)。研究結(jié)果表明系統(tǒng)的表面等離子共振波長res隨系統(tǒng)幾何參數(shù)明顯變化。數(shù)值結(jié)果顯示當g和h遠小于系統(tǒng)的共振波長res?時,納米棒間的光綁定力(Optical Binding Force, OBF)隨h增大而增大,而作用在納米棒上朝向平板的光力隨h增大而減小。另一方面當繼