近年來,隨著表面等離激元研究的快速發(fā)展,基于表面等離激元共振的金屬納米結(jié)構(gòu)增強吸收特性開始被廣泛應(yīng)用于軍用光電探測、傳感及表面增強拉曼散射等眾多領(lǐng)域,將表面等離激元共振用于新型紅外探測器的設(shè)計開發(fā)是其中的重要研究方向之一。基于表面等離激元共振的紅外探測系統(tǒng)可以應(yīng)用于紅外告警系統(tǒng)、小型無人機偵察、精確制導(dǎo)、夜視、熱成像瞄準(zhǔn)、火控、單兵等眾多軍事系統(tǒng)中,而提高紅外探測器吸收層的吸收效率是提高探測器性能的一個重要手段。為了得到一種新型高效的遠(yuǎn)紅外吸收結(jié)構(gòu),本文利用光柵補償法可以激發(fā)表面等離激元共振的物理特性,以介質(zhì)膜金屬光柵結(jié)構(gòu)作為研究對象,通過理論建模、數(shù)值模擬計算、解析計算等方法實現(xiàn)對遠(yuǎn)紅外的增強吸收;并對其增強吸收特性進行了深入研究,解釋了該結(jié)構(gòu)增強吸收效應(yīng)的物理機理;采用微納加工技術(shù)制備了介質(zhì)膜金屬光柵結(jié)構(gòu),通過測量樣品的反射光譜證明了該光柵結(jié)構(gòu)對遠(yuǎn)紅外的增強吸收效應(yīng)。本文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新性研究成果如下:1.為了實現(xiàn)遠(yuǎn)紅外的增強吸收,設(shè)計了空氣/金屬光柵/介質(zhì)膜/空氣四層光柵結(jié)構(gòu)模型,采用嚴(yán)格耦合波分析方法模擬計算了遠(yuǎn)紅外在該光柵結(jié)構(gòu)的吸收效率,優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)后可實現(xiàn)對橫磁極化垂直...

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1(a)傳播型表面等離極化激元；(b)局域表面等離激元共振示意圖

應(yīng)的量子化的粒子不再是一個純粹的光子，而是耦合于介質(zhì)極化電荷的光子，通之為“極化子”。通常見到的有聲子極化子（Phonon-Polaritons），它是光子和介聲子的相互作用。金屬對電磁場的光學(xué)響應(yīng)主要是光場和金屬內(nèi)等離激元的相互，稱這種在金屬中傳播的電磁波為等離子體極化子，也稱....

圖1.2(a)表面等離激元在金屬/介質(zhì)界面處的電磁場、電荷分布；

圖1.2(a)表面等離激元在金屬/介質(zhì)界面處的電磁場、電荷分布；(b)|Ez|在界面附近隨距離增加呈指數(shù)衰減米結(jié)構(gòu)的表面等離激元激發(fā)能夠產(chǎn)生非常特殊的光電性質(zhì)，例電場，使拉曼散射增強1010倍以上，從而可以探測單個分子的的表面等離激元的本質(zhì)是光子把能量轉(zhuǎn)換成金屬中電子的動能....

圖1.3不同形貌的銀顆粒的暗場散射譜（插圖是對應(yīng)顆粒的TEM圖）

面等離激元激發(fā)能夠產(chǎn)生非常特殊的光電散射增強1010倍以上，從而可以探測單個激元的本質(zhì)是光子把能量轉(zhuǎn)換成金屬中電來。它能把電磁波的能量壓縮到極小的結(jié)片的制造和超高靈敏的分子探測。光波長相當(dāng)或小于光波長的金屬納米顆粒約束，因而使其性質(zhì)與上面提到的二維無限大的改變。在這種顆粒狀的結(jié)....

圖1.4雙層復(fù)合金屬光柵結(jié)構(gòu)示意圖

也是國內(nèi)外關(guān)注的研究熱點。結(jié)構(gòu)設(shè)計不同，其來實現(xiàn)，如表面等離極化激元[4,101-104]、晶格共振腔共振模式[6,7,109]、光柵表面溝槽的共振腔模式材料中的電磁耦合[110,111]等。究還限于理論計算，并沒有進行工藝實現(xiàn)。很多真正實現(xiàn)光柵結(jié)構(gòu)的制備加工，如上文提到的矩結(jié)構(gòu)....

本文編號：3896616