近年來,回音壁模式微腔因為其極高的品質(zhì)因子成為研究熱點,而表面等離子激元(surface plasmon polariton,簡稱SPP)因為其極強(qiáng)的場束縛能力,可以將光波束縛在亞波長尺寸而吸引了越來越多學(xué)者的關(guān)注,表面等離子微腔將二者優(yōu)勢結(jié)合,具有高品質(zhì)因子和極小模式體積的優(yōu)點,成為了新型的、具有良好應(yīng)用前景的光子器件。本文主要分析了兩種金屬包覆介質(zhì)結(jié)構(gòu)微腔的模式特性,主要內(nèi)容如下:我們使用解析方法和數(shù)值方法兩種方法來研究表面等離子微腔。解析方法從麥克斯韋方程組出發(fā),結(jié)合邊界條件推導(dǎo)出微腔的本征方程,該本征方程能全面描述微腔的特性;數(shù)值方法在利用有限元方法的弱形式的基礎(chǔ)上,將二維模型進(jìn)一步簡化為一維模型,從而高效、準(zhǔn)確地求解柱形表面等離子微腔,且求解時間從原來的幾分鐘甚至幾十分鐘縮短至幾秒鐘。對于金屬包覆微球腔,通過求解其特征方程得到該表面等離子微球腔的色散曲線和模場分布,首次發(fā)現(xiàn)對稱表面等離子激元模式呈現(xiàn)出與其它模式不同的色散特性,正是因為這種反常的色散特性,對稱SPP模式可以與反對稱SPP模式及橫磁模(transverse magnetic modes,簡稱TM modes)發(fā)生...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1常見的光學(xué)微腔結(jié)構(gòu):(a)微球，(b)平面微環(huán)，(c)微盤，(d)微環(huán)芯，(e)

微泡??１．２．２回音壁模式微腔的基本參數(shù)??在微腔的研究之前，我們需要了解一下微腔的幾個基本參數(shù)，這里以微球腔??為例：??一個重要的參數(shù)是品質(zhì)因子，又稱Ｑ值，Ｑ值越高，能量損失越慢，即光??子在微腔內(nèi)存活時間越長，說明微腔儲存能量的能力越強(qiáng)。品質(zhì)因子定義為光強(qiáng)??穩(wěn)定時，微腔....

圖１－２回音壁模式微腔的透射譜示意圖??

自由光譜范圍（ＦＳＲ）定義為連續(xù)的兩個極向模數(shù)對應(yīng)的模式的??頻率差Ａｕ，即Ａｔ；?＝?，如圖１－２所示，在微球腔中ＦＳＲ近似為：??▲一古?（１＿７）??其中，ｃ為真空中的光速，７？是微球半徑，ｎｅｆＴ是模式的有效折射率。??還有一個重要的參數(shù)是精細(xì)度／：??Ｆ?＝?２ｎ—?＝....

圖１－３⑷表面等離子波的電場分布示意圖，（ｂ）垂直于傳播方向上的電場強(qiáng)度??分布網(wǎng)??

第１章緒論??其中就是金屬的等離子體頻率。將式（１．１７）的實部和虛部分開，可得??膨〇??ａ??Ｒｅｇ?＝?ｌ－?７?（１．１８）??１?＋?ＣＯ?Ｔ??ａ?０）２ｎＴ??Ｉｍｇ?＝?ｎ?Ｊ?＾?￣２＼?（Ｌ１９）??（〇｛＼?＋?（ＯＸ）??對于金屬，％的數(shù)量級約為ｌＯ１６。....

圖１－４金屬－空氣和金屬－棱鏡界面處的ＳＰＰ的色散關(guān)系圖，傳播常數(shù)只有位??于空氣和棱鏡中光的傳播常數(shù)之間，才能激發(fā)表面等離子波??

Ｍｅｔａｌ?々??圖１－３⑷表面等離子波的電場分布示意圖，（ｂ）垂直于傳播方向上的電場強(qiáng)度??分布網(wǎng)??圖ｌ－３（ａ）為表面等咼子波的電場分布７Ｋ意圖，（ｂ）為垂直于傳播方向上電場??的強(qiáng)度分布。介質(zhì)（ｚ＞０）的介電常數(shù)為＆，金屬〇＜０）的介電常數(shù)為根??據(jù)前面的描述，當(dāng)光頻〇＞....

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