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摘要:技術(shù)的發(fā)展使得元器件微型化和集成化成為必然。由于衍射極限的存在,傳統(tǒng)的光學(xué)元件的大小已經(jīng)不能滿足器件集成化的要求?;诮饘?介質(zhì)-金屬(metal-insulator-metal, MIM)結(jié)構(gòu)的表面等離子體器件能夠在亞波長(zhǎng)的尺度下實(shí)現(xiàn)光的傳輸,并且能夠突破衍射極限的束縛。 本文利用有限元法(finite element method, FEM)對(duì)所設(shè)計(jì)的微納光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真模擬。首先,對(duì)基于MIM結(jié)構(gòu)的雙環(huán)諧振腔波導(dǎo)進(jìn)行了研究。隨后,我們?cè)陔p環(huán)諧振腔波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中引入了缺陷,模擬了表面等離子體在這種結(jié)構(gòu)中的傳播特性,發(fā)現(xiàn)了只有當(dāng)缺陷比較大,并且缺陷處于某些特定的位置時(shí),才會(huì)對(duì)本征模式的分裂產(chǎn)生明顯的影響。波導(dǎo)介質(zhì)的折射率的增大會(huì)使各種不同的模式向長(zhǎng)波方向移動(dòng),但并不會(huì)影響本征模式的分裂。因此本文的研究結(jié)果可以應(yīng)用到帶通濾波器的設(shè)計(jì)當(dāng)中。
關(guān)鍵詞 表面等離子體激元;MIM結(jié)構(gòu);有限元法;雙環(huán)諧振腔;本征模式
目錄 摘要 Abstract 1 緒論-1 1.1研究背景-1 1.2表面等離子體激元簡(jiǎn)介-1 1.4 金屬色散模型-3 1.5 基于表面等離子體的MIM波導(dǎo)結(jié)構(gòu)-4 1.6論文主要內(nèi)容-5 2 數(shù)值模擬方法-6 2.1 引言-6 2.2 數(shù)值方法的理論介紹-6 2.3 有限元法在光波導(dǎo)中的應(yīng)用-6 3 基于MIM波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的濾波特性-8 3.1引言-8 3.2 完整單環(huán)的濾波特性-8 3.3 完整雙環(huán)的濾波特性-10 3.4 凹槽雙環(huán)的模態(tài)分析-13 3.4.1 凹槽長(zhǎng)度對(duì)傳輸特性的影響-13 3.4.2 凹槽角度對(duì)傳輸特性的影響-15 3.4.3 介質(zhì)折射率對(duì)傳輸特性的影響-16 3.5 凸起雙環(huán)的模態(tài)分析-17 3.5.1 凸起長(zhǎng)度對(duì)傳輸特性的影響-18 3.5.2 凸起角度對(duì)傳輸特性的影響-19 3.5.3 介質(zhì)折射率對(duì)傳輸特性的影響-20 3.6 缺口雙環(huán)的模態(tài)分析-21 3.6.1 缺口角度對(duì)傳輸特性的影響-22 3.6.2 缺口寬度對(duì)傳輸特性的影響-23 3.6.3 介質(zhì)折射率對(duì)傳輸特性的影響-24 3.7 雙缺口雙環(huán)的模態(tài)分析-25 3.7.1雙缺口角度對(duì)傳輸特性的影響-25 3.7.2雙缺口寬度對(duì)傳輸特性的影響-26 3.7.3 介質(zhì)折射率對(duì)傳輸特性的影響-28 3.8 本章小結(jié)-29 結(jié)論-30 致謝-31 參考文獻(xiàn)-32 |