表面等離子體激元在周期結構中的能帶及傳播性質.pdf

1、表面等離子激元(SPP)，由于它具有低維度、高強度與亞波長三大特性，很多理論研究與實際應用正在展開，形成所謂的“等離子學”(plasmonics)。試圖闡述與發(fā)現(xiàn)了表面等離子激元在平整或起伏表面上傳播的基本物理與可能價值，是這一領域的中心，本論文也圍繞這一中心展開，具體內容安排如下： 第一章概述了表面等離子激元的基本性質。包括它的色散關系、電磁場的空間分布和傳播長度。主要有兩種方法激發(fā)表面等離子激元：電子束和光激發(fā)。然后介紹當今

2、等離子體學的一個引子——亞波長小孔陣列下的超強透射。我們正是從“超強透射”得到啟發(fā)，引入介質周期結構的。 在第二章中，主要對本文最常用的計算方法：時域有限差分法(FDTD)和傳輸矩陣法作了介紹。我們研究組以傳輸矩陣法為基礎，做了很多延伸，文中也整理了一些思路并給出部分推導。 第三章中，我們先從金屬膜上的表面等離子激元色散關系開始，圍繞一維金屬—介質多層膜展開。在理論研究中很偶然地發(fā)現(xiàn)在金屬-介質界面也存在布儒斯特角，而這

3、個布儒斯特角居然可以導致紅外波段的高透射。制作高性能的偏振器，是這一特性的簡單應用。 第四章是主體。我們提出在金屬表面或者金屬膜上引入周期性介質結構，來調制表面等離子體激元的色散關系和傳播行為。首先從金屬膜上引入對稱的周期介質覆蓋層開始，討論了其中發(fā)生的超強透射現(xiàn)象。然后詳細的研究了該結構中的能帶和介質結構的依賴關系，采用了有效介質模型和等效光子晶體模型。波導模也能在這種結構中觀察到，并能導致增強吸收和透射。外界電磁波激發(fā)表面等