信息技術(shù)已然成為現(xiàn)代社會(huì)的根基與支柱,信息技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)元器件的性能提出了嚴(yán)苛要求,要求其具有高速率、微型化、大容量等特點(diǎn)。傳統(tǒng)電子器件固有的延遲、功耗、帶寬等方面的缺陷,極大限制了其發(fā)展速度。相較之下,光子器件傳輸速率更快、通信帶寬更大、器件尺寸更小,是新一代信息技術(shù)的重要基礎(chǔ)與保障。但是光子器件的發(fā)展也面臨著巨大的問(wèn)題與挑戰(zhàn),由于存在衍射極限,傳統(tǒng)光子器件尺寸始終無(wú)法突破亞波長(zhǎng)量級(jí),無(wú)法進(jìn)一步提升集成度。近年來(lái),隨著亞波長(zhǎng)電磁學(xué)的發(fā)展,研究學(xué)者們發(fā)現(xiàn),在金屬與介質(zhì)交界面上存在著一種由自由電子與光子相互作用形成、被束縛于交界面上的特殊電磁波——表面等離子體激元(surface plasmon polaritons,SPPs)。SPPs波沿著金屬表面?zhèn)鞑?在垂直表方向以指數(shù)形式衰減,呈現(xiàn)出表面局域特性,可突破衍射極限,在亞波長(zhǎng)尺度下實(shí)現(xiàn)光操控。因此,SPPs在光學(xué)領(lǐng)域內(nèi)炙手可熱。為實(shí)現(xiàn)SPPs光子器件的性能調(diào)控,傳統(tǒng)方法為直接改變器件結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)。但該方法在器件制造完成后較難實(shí)現(xiàn),對(duì)器件結(jié)構(gòu)的改變不可逆,且其可控精度較低。針對(duì)該問(wèn)題,本論文基于熱光效應(yīng)、電光效應(yīng)、激光捕獲、光渦旋光...

【文章頁(yè)數(shù)】：123 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖1.5(a)零折射率超材料[27];(b)超折射率超材料[28];(c)各向異性超材料[29];(d)完美吸收超材料[30].

追溯超材料的研究歷程可以看出,其研究發(fā)軔于研究學(xué)者對(duì)負(fù)折射率材料的探索。1904年,科學(xué)家Arthur與Horace便開(kāi)始思考負(fù)折射率材料的問(wèn)題[23,24]。1968年,蘇聯(lián)理論物理學(xué)家Veselago于論文中系統(tǒng)性地闡述了在負(fù)折射材料中電磁波的傳播特性[25],遺憾的是,之后....

圖1.6(a)隱身斗篷結(jié)構(gòu)示意圖;(b)隱身斗篷的掃描電子顯微鏡照片[34].

圖1.5(a)零折射率超材料[27];(b)超折射率超材料[28];(c)各向異性超材料[29];(d)完美吸收超材料[30].在超材料諸多研究領(lǐng)域中,其在軍事科技領(lǐng)域內(nèi)的研究?jī)r(jià)值顯得極其重要,超材料的出現(xiàn)直接推動(dòng)了軍事武器裝備電磁隱身技術(shù)的革新。研究學(xué)者們基于超材料提出了一種新....

圖1.7金屬與介質(zhì)界面處生成表面等離子體激元[36].

自然界中的物質(zhì)除了固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種常見(jiàn)狀態(tài)之外,還存在著第四種狀態(tài)——等離子態(tài)。處于等離子態(tài)的物質(zhì)被稱為等離子體,其組成主要是被奪走了部分電荷的原子以及原子團(tuán)被電離后產(chǎn)生的正負(fù)離子,整體表現(xiàn)出電中性,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中一般表現(xiàn)出明顯的集體行為[35]。雖然等離子體在人類的日常生活中....

圖1.8(a)萊克格斯杯[43];(b)巴黎圣母院玫瑰窗.

1902年,表面等離子體激元的研究迎來(lái)了重要的開(kāi)端。美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)R.W.Wood教授在進(jìn)行金屬光柵衍射實(shí)驗(yàn)時(shí),觀察并記錄了金屬光柵衍射中的奇異現(xiàn)象:當(dāng)一束連續(xù)光入射到金屬光柵后,在寬度小于鈉原子光譜波長(zhǎng)的范圍內(nèi),在正常衍射角分布光譜中出現(xiàn)了一個(gè)異常的衍射谷(峰)[45]....

本文編號(hào)：3947768