對量子輻射體(半導體量子點,染料分子,J-聚體等)的熒光進行有效的調控和探測,在光學傳感,光學成像,集成光學,量子信息處理,分子生物,分析化學等各個領域都有重要的應用。而熒光光場的高效探測,主要依賴于熒光遠場輻射方向和熒光到達探測器端的強度。因此,改善熒光的這兩個特性,成為研究熒光調控與探測的重要內容。近年來,人們利用光學天線器件對熒光實現高效調控和探測的研究層出不窮。光學天線能實現局域光場與自由空間光場的相互轉化。它雖然與傳統(tǒng)射頻天線結構類似,但是其尺度通常為納米量級,并且所支持的發(fā)射與接收波段均集中在可見光波段。這就使得利用該結構調控熒光成為可能。目前在實驗上已經能夠實現熒光調控的光學天線有八木天線型結構、牛眼光柵型結構、棒狀、V形或U形棒狀結構,等等。這些結構通常用金屬加工而成,并支持表面等離激元共振模式,并且可以通過結構的幾何效應,或者熒光發(fā)射體本身與表面等離激元共振模式之間相互耦合,改變熒光的發(fā)射特性,從而實現熒光、局域光場與自由空間光場三者之間的高效轉化。本文主要研究了表面等離子體行波光學天線器件對半導體量子點的熒光遠場輻射方向的影響。我們首先制備出了基于銀納米線的行波天線...

【文章頁數】：104 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 表面等離激元光學天線簡介
        1.2.1 表面等離激元概念
        1.2.2 表面等離激元光學天線基本參數
        1.2.3 表面等離激元光學天線典型應用
        1.2.4 單向性表面等離激元光學天線
    1.3 光學天線與熒光耦合輻射
        1.3.1 半導體量子點與熒光
        1.3.2 表面等離激元結構與熒光耦合發(fā)射
        1.3.3 共振型光學天線與熒光耦合發(fā)射
        1.3.4 行波光學天線與熒光耦合發(fā)射
    1.4 本文的研究內容
第二章 熒光遠場輻射方向研究的實驗及計算方法
    2.1 引言
    2.2 實驗測量方法
        2.2.1 傅里葉面成像的基本原理
        2.2.2 熒光傅里葉面探測系統(tǒng)
    2.3 理論計算方法
        2.3.1 遠場輻射的格林函數計算方法
        2.3.2 輻射體的離散化處理與計算
    2.4 量子點自由空間遠場輻射的研究
    2.5 本章小結
第三章 行波光學天線對量子點熒光雙向到單向輻射的調控
    3.1 引言
    3.2 柱形行波波導基本模式分析
    3.3 復合結構的制備方法
        3.3.1 光滑銀納米線的制備
        3.3.2 銀納米線與二氧化硅復合結構制備
        3.3.3 銀納米線-二氧化硅-量子點復合結構制備
    3.4 行波光學天線對量子點熒光輻射的調控研究
        3.4.1 行波光學天線與量子點復合結構設計
        3.4.2 復合結構中基本模式的遠場輻射計算
        3.4.3 量子點熒光雙向輻射到單向輻射
        3.4.4 介質環(huán)境對熒光遠場輻射極角的影響
        3.4.5 銀納米線結構尺寸對熒光輻射彌散角的影響
    3.5 本章總結
第四章 V形行波光學天線實現量子點熒光高度方向性
    4.1 引言
    4.2 V形行波光學天線控制量子點熒光輻射
        4.2.1 V形復合結構的設計及制備
        4.2.2 V形復合結構實現熒光高度方向性
    4.3 V形區(qū)域角度大小對熒光遠場輻射的影響
        4.3.1 實驗結果與討論
        4.3.2 計算結果與討論
    4.4 本章小節(jié)
第五章 結論與展望
    5.1 研究內容和主要結論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
作者攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄



本文編號：3785553