發(fā)布時(shí)間：2020-05-16 20:33

【摘要】：在光學(xué)頻率下,表面等離激元(Surface Plasmon Polaritons,SPP)是在金屬和電介質(zhì)之間的界面上傳播的表面電磁波。局域表面等離激元(Localized Surface Plasmons,LSP)是電子與電磁場(chǎng)耦合的非傳播的激發(fā),主要局限在金屬納米粒子或納米結(jié)構(gòu)表面。在較低頻率下,金屬的行為類(lèi)似于完美的電導(dǎo)體(PEC),SPP無(wú)法被激發(fā)。為了在微波,太赫茲波段實(shí)現(xiàn)類(lèi)SPP、LSP的電磁特性,人們利用結(jié)構(gòu)化金屬表面實(shí)現(xiàn)了傳輸和局域的人工表面等離激元(Spoof LSP)。Spoof LSP在化學(xué)和生物傳感器、光學(xué)天線(xiàn)、電磁能量傳輸?shù)确矫婢哂蟹浅V泛的潛在應(yīng)用�；诮饘俾菪Y(jié)構(gòu)單元粒子的電磁共振特性,本文研究了螺旋粒子二聚體的電磁耦合特性,以及周期排列的螺旋粒子鏈的電磁傳輸特性�；谠摿Ｗ渔�,設(shè)計(jì)了Y型分束器和馬赫-曾德(MZ)干涉儀兩種波功能器件。論文主要內(nèi)容分為兩個(gè)部分:(1)研究了金屬螺旋結(jié)構(gòu)單元粒子的Spoof LSP共振特性和螺旋結(jié)構(gòu)二聚體的耦合特性。在平面波激勵(lì)下,通過(guò)分析探針測(cè)得單元結(jié)構(gòu)的諧振頻譜,該螺旋結(jié)構(gòu)單元存在電偶極子和磁偶極子兩種諧振模式。兩個(gè)緊鄰的螺旋粒子構(gòu)成二聚體結(jié)構(gòu),兩者之間的耦合作用使共振峰發(fā)生劈裂,電偶極子劈裂的兩個(gè)峰中,較低頻率模式是同相的,較高頻率模式是反相的;而磁偶極子兩個(gè)劈裂模式剛好相反,較低頻率模式是同相的,較高頻率模式是反相的。我們采用耦合模理論計(jì)算分析了金屬螺旋二聚體的耦合特性,并實(shí)驗(yàn)測(cè)試了諧振譜線(xiàn)和電場(chǎng)的近場(chǎng)分布,仿真、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果吻合的非常好,證實(shí)了研究結(jié)果的可靠性。(2)研究了周期排列的粒子鏈直波導(dǎo)和折彎波導(dǎo)的電磁傳輸特性,并設(shè)計(jì)了兩種波功能器件�；隈詈夏＠碚�,計(jì)算了局域表面等離激元沿一維有限長(zhǎng)粒子鏈傳輸?shù)纳㈥P(guān)系,證明了諧振頻譜傳輸帶寬與色散曲線(xiàn)相一致且周期排列的粒子鏈波導(dǎo)能夠支持磁耦合的Spoof LSP傳輸。同時(shí)研究了具有不同角度折彎、不同的分離間隔和錯(cuò)位等缺陷的粒子鏈波導(dǎo)對(duì)電磁波傳輸特性的影響,粒子鏈波導(dǎo)表現(xiàn)出良好的魯棒性�；谥芷谂帕械牧Ｗ渔�,設(shè)計(jì)了Y型分束器、MZ干涉儀兩種波功能器件。加工并測(cè)試了各種粒子鏈波導(dǎo)、折彎、分束器和MZ干涉儀等樣品,實(shí)驗(yàn)、仿真結(jié)果基本一致,說(shuō)明在微波功能器件中具有較好的實(shí)用性和應(yīng)用價(jià)值。
【圖文】：

萊克格斯杯

1 緒論傳統(tǒng)媒質(zhì)，介電常數(shù) 大于零。因此，，只有金屬的介電常數(shù) ( )的實(shí)，才能保證式（1-11）色散方程的成立。換句話(huà)說(shuō)，就是 SPP 只能在介為相反數(shù)的兩種材料界面處產(chǎn)生。SPP 模式就是由式（1-4）和（1-5）斯韋連續(xù)性邊界條件（1-10）這三個(gè)方程描述的。考慮到金屬的固有 模式只出現(xiàn)在近紅外、可見(jiàn)光波段將色散關(guān)系式（1-11）代入到式（1-9）中，簡(jiǎn)化后最終可得到在介質(zhì)和的界面上傳播的 SPP 表面波的色散方程 = = ( ( ) ( )) （
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：O441.4

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本文編號(hào)：2667279