法諾共振自從被發(fā)現(xiàn)其具有不對稱的共振譜線以來,成為新型共振效應的研究熱點。法諾共振來源于結構中所支持的處于連續(xù)態(tài)的超輻射亮模式和處于分立態(tài)的亞輻射暗模式之間的耦合干涉。由于法諾共振具有極窄的共振峰谷間距、強大的近場增強能力、超高的靈敏度和品質因數(shù)等優(yōu)點,其對生物傳感、表面增強拉曼散射、非線性光學等多方面領域有著極大的潛在應用價值。本文圍繞利用全內反射原理在微結構中實現(xiàn)具有超高品質因子的法諾共振或多重法諾共振這一問題,設計了兩種簡單、可靈活操控的光學結構,數(shù)值計算了相對應的光學響應譜圖,并分析了結構中產生法諾共振的物理機理。系統(tǒng)研究了微結構的幾何參數(shù)、以及入射光波長對結構光學響應的調制作用。本論文的主要研究內容如下:1.設計了一個二維材料耦合光波導的全內反射結構:使用棱鏡全內反射效應激發(fā)出結構中的兩個波導模,通過引入二硫化鉬和石墨烯這兩種二維材料,使得兩個導模分別呈現(xiàn)出一寬一窄的共振,從而耦合后可以實現(xiàn)譜線精細且不對稱的法諾共振的激發(fā)。通過數(shù)值計算來解釋并證明法諾共振的形成。此外,通過改變結構參數(shù)還實現(xiàn)了對法諾共振的調制作用。我們還分析了結構在傳感應用方面最重要的兩個參數(shù)靈敏度和品質因子...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 表面等離激元概述
    1.2 法諾共振概述
        1.2.1 法諾共振的發(fā)現(xiàn)
        1.2.2 法諾共振的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本論文的主要工作內容
第二章 法諾機理及理論研究方法
    2.1 法諾共振(Fano Resonance)
        2.1.1 法諾共振的產生機理
        2.1.2 產生法諾共振的途徑
        2.1.3 法諾共振的應用
    2.2 全內反射和倏逝波基本理論
        2.2.1 全內反射
        2.2.2 倏逝波的理論基礎
    2.3 光與亞波長結構相互作用的數(shù)值計算方法
        2.3.1 時域有限差分法(FDTD)
        2.3.2 嚴格耦合波分析法(RCWA)
        2.3.3 傳輸矩陣法(TMM)
        2.3.4 有限元法(FEM)
第三章 二維材料耦合光波導的法諾共振研究
    3.1 結構模型設計
    3.2 計算結果與分析
        3.2.1 結構的光學響應結果與分析
        3.2.2 結構參數(shù)對法諾共振的影響
        3.2.3 結構的傳感性能分析
    3.3 本章小結
第四章 1D-PhCs耦合等離激元系統(tǒng)在近紅外波段的多重法諾共振
    4.1 結構模型設計
    4.2 計算結果與分析
        4.2.1 結構的光學響應結果與分析
        4.2.2 結構參數(shù)對多重法諾共振的影響
    4.3 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 總結
    5.2 展望
參考文獻
致謝
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本文編號：3847747