干涉現(xiàn)象是物質波動性最直接的證據(jù),表面等離激元光子學的興起使亞波長尺度的光調控成為可能。表面等離激元是局域在金屬-介質界面上的表面電磁波,其局域性是突破傳統(tǒng)光學衍射極限的關鍵因素,其傳播損耗是決定這種表面電磁波傳輸距離的關鍵因素。然而,金屬納米結構的表面等離激元模式由于非輻射損耗大,無法實現(xiàn)主動控制阻礙了其實際應用。本文擬針對石墨烯表面等離激元局域性強、損耗低、共振頻率動態(tài)可調的特點,利用理論分析、數(shù)值模擬及與實驗相結合的方法,探索表面等離激元波導模式干涉的物理機制及其在等離激元誘導透明、誘導吸收以及濾波器件方面的潛在應用。在前人的工作基礎上,本文緊緊圍繞表面等離激元波導模式的干涉效應這一主題,從相長干涉、相消干涉和法布里-玻羅干涉三個角度,闡述了六項具體研究工作:（1）提出了近場耦合型石墨烯等離激元誘導透明波導及其耦合模理論模型;利用時域有限差分方法研究了該結構的傳輸和共振特性,得到了石墨烯納米帶的寬度與共振波長的依賴關系。利用表面等離激元波導的耦合模理論進一步明確了該結構的物理圖像。研究了近場耦合型石墨烯等離激元誘導透明波導的近場干涉機理與共振特性。結果表明,石墨烯納米帶諧振腔1由... 

【文章來源】：湖南大學湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 金屬-介質-金屬等離激元波導
    1.3 石墨烯等離激元波導
        1.3.1 石墨烯的電導率模型
        1.3.2 石墨烯等離激元波導模式
    1.4 等離激元誘導透明
    1.5 本文的主要內容
第2章 理論與數(shù)值計算方法
    2.1 引言
    2.2 典型的唯象理論模型
        2.2.1 耦合模理論
        2.2.2 耦合洛倫茲諧振子模型
        2.2.3 轉移矩陣方法
    2.3 時域有限差分方法
        2.3.1 基本形式
        2.3.2 穩(wěn)定條件和邊界條件
    2.4 本章小結
第3章 近場耦合型石墨烯等離激元誘導透明波導
    3.1 引言
    3.2 石墨烯等離激元諧振腔耦合型波導
        3.2.1 計算結構及其近場耦合模型
        3.2.2 數(shù)值計算結果與耦合模理論分析
        3.2.3 結構參數(shù)對傳輸特性的影響
    3.3 近場耦合型石墨烯等離激元誘導透明波導
        3.3.1 計算結構及其近場耦合模型
        3.3.2 數(shù)值計算結果與耦合模理論分析
        3.3.3 結構參數(shù)對傳輸特性的影響
        3.3.4 慢光應用
    3.4 本章小結
第4章 相位耦合型石墨烯等離激元誘導透明波導
    4.1 引言
    4.2 計算結構及其相位耦合模型
    4.3 數(shù)值計算結果與轉移矩陣理論分析
    4.4 結構參數(shù)對傳輸特性的影響
    4.5 慢光應用
    4.6 本章小結
第5章 近場耦合型石墨烯等離激元誘導吸收波導
    5.1 引言
    5.2 計算結構及其近場耦合模型
    5.3 數(shù)值計算結果與耦合模理論分析
    5.4 結構參數(shù)對傳輸特性的影響
    5.5 本章小結
第6章 高靈敏度等離激元誘導吸收傳感器
    6.1 引言
    6.2 計算結構及其近場耦合模型
    6.3 數(shù)值計算結果與耦合洛倫茲諧振子理論分析
    6.4 結構參數(shù)對吸收特性的影響
    6.5 本章小結
第7章 狄拉克半金屬等離激元諧振腔耦合型波導
    7.1 引言
    7.2 計算結構
    7.3 色散特性與數(shù)值計算結果
    7.4 結構參數(shù)對傳輸特性的影響
    7.5 本章小結
第8章 局域性增強的狄拉克半金屬等離激元波導
    8.1 引言
    8.2 計算結構及其色散特性
    8.3 數(shù)值計算結果與討論
    8.4 結構參數(shù)對傳輸特性的影響
    8.5 本章小結
結論與展望
參考文獻
附錄A 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
附錄B 攻讀學位期間所參加的科研項目
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]表面等離子體亞波長光學原理和新穎效應[J]. 顧本源.  物理. 2007(04)

博士論文
[1]亞波長金屬光柵與等離子波導的光傳輸特性研究[D]. 向東.湖南大學 2012



本文編號：3156757