微納結(jié)構(gòu)作為表面等離激元(Surface Plasmons,SPs)光學研究的核心基礎,一直是研究人員關注的熱點。介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)具有制備簡單、成本低廉的優(yōu)勢,可用于表面等離子體的激發(fā)。本文基于介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu),通過有限元方法研究了該結(jié)構(gòu)中表面等離子體的激發(fā)和電場增強,并進一步設計了介質(zhì)光柵/金屬薄膜與銀納米立方體的復合結(jié)構(gòu),研究了復合結(jié)構(gòu)中局域表面等離子體和傳播表面等離子體之間的共振耦合導致的超高電場增強;在此基礎上,開展了基于介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)的折射率傳感應用研究。具體研究內(nèi)容如下:(1)設計了介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu),介質(zhì)選用二氧化硅,金屬薄膜用45nm厚的銀。選取442nm波長激光作為表面等離子體的激發(fā)光源,通過對介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)反射光譜的研究,得到該結(jié)構(gòu)激發(fā)傳播表面等離子體的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)為光柵周期312nm,厚度90nm。研究了該結(jié)構(gòu)中的電場分布和熱點處的電場增強因子,電場增強因子高達2.54?10⁵。進一步將介質(zhì)光柵/金屬薄膜與銀納米立方體復合,立方體可以復合在光柵的槽中以及光柵的脊上。通過對銀納米立方體消光譜的研究,得到442nm...

【文章頁數(shù)】：54 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 表面等離激元
    1.2 基于表面等離激元耦合的電場增強
        1.2.1 電場增強的基本理論
        1.2.2 電場增強研究進展
    1.3 基于表面等離激元的折射率傳感
        1.3.1 折射率傳感器
        1.3.2 基于表面等離激元的折射率傳感研究進展
    1.4 有限元方法
    1.5 本論文主要研究工作
第2章 介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)及其與銀立方體復合結(jié)構(gòu)中的SPs研究
    2.1 介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)的SPs研究
        2.1.1 介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化
        2.1.2 介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)的電場增強
    2.2 介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)與銀納米立方體的SPs研究
        2.2.1 銀納米立方體的參數(shù)優(yōu)化
        2.2.2 介質(zhì)光柵/金屬薄膜與銀立方體的電場增強
        2.2.3 有無銀立方體時電場增強的比較
    2.3 本章小結(jié)
第3章 介質(zhì)光柵/金屬薄膜結(jié)構(gòu)的折射率傳感研究
    3.1 介質(zhì)光柵金屬薄膜復合結(jié)構(gòu)的傳感及基本理論
    3.2 研究結(jié)果與討論
        3.2.1 光柵厚度對反射率的影響
        3.2.2 光柵周期對反射率的影響
        3.2.3 銀薄膜厚度對反射率的影響
        3.2.4 最優(yōu)參數(shù)條件下的傳感性能
        3.2.5 電磁場分布
    3.3 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
致謝
附錄 攻讀碩士期間作者研究成果目錄



本文編號：3807882