纳米光学腔和波导设计及其光学特性研究pdf安博体育 - 官方体育投注平台 足球·篮球·电竞一站式服务

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　　随着纳米加工技术及光电集成产业的发展，在纳米量级控制和操纵光场已经成为一个非常重要的发展方向。因此，发展体积更小、性能更优的新型纳米光学器件是目前国际前沿研究的一个热点课题。表面等离子体由于其独特的性质引起了科研人员的广泛关注。近年来，基于表面等离子体的各种纳米光学器件也层出不穷。本论文设计了具有超小模式体积的表面等离子体纳米光学共振腔、混合双楔形表面等离子体波导、类楔形表面等离子体波导、以及具有亚波长模式局域性的全介质波导，并运用有限时域差分FDTD方法和有限元方法FEM方法研究了表面等离子体纳米光学共振腔、表面等离子体波导、以及全介质波导的光学特性。本论文的主要研究工作如下1编写了计算电磁场在多层介质中传播和散射的MATLAB程序，利用该MATLAB程序实现了对电磁场在三层介质中传播和散射问题的计算，解决了金属接触到完美匹配层PML边界时计算结果发散的问题。2根据对表面等离子体特性的了解，设计了一种基于表面等离子体的纳米光学共振腔，用FDTD、DDA、以及FEM等多种方法研究了该表面等离子体纳米光学共振腔的光学性质，计算了该表面等离子体纳米光学共振腔的PURCELL因子、品质因子、以及模式体积，分析了表面等离子体纳米光学共振腔中的共振模式，研究了纳米腔腔材料的光学常数对纳米腔性质的影响，讨论了包含二氧化硅基底时的效应。3在充分了解各种纳米光学波导结构发展现状的基础上，设计了性能更优的混合双楔形表面等离子体波导、类楔形表面等离子体波导、全介质蝴蝶结波导、以及全介质纳米线波导，利用FEM研究了这些波导的光学特性。本论文的创新点和特色1设计了一种具有超小模式体积的表面等离子体纳米光学共振腔，该表面等离子体纳米光学共振腔在获得超小模式体积的同时还可以得到较大的PURCELL因子和较高的品质因子，这对今后自发辐射增强的研究具有一定的指导意义。2设计了一种混合双楔形表面等离子体波导，该表面等离子体波导在保证一定传播长度的情况下可以得到超小的归一化模式面积或者在保证一定模式局域性的情况下可以得到较长的传播距离，而且该混合双楔形表面等离子体波导具有一定的制作容差性，使其可广泛应用于高集成光子电路、光学捕获、及纳米激光器等方面。3基于不同介质交界面处电位移法向分量和电场切向分量的连续性设计了全介质波导，在一个波导结构中同时实现了亚波长模式局域性和理论上没有损耗的传播，克服了表面等离子体波导传输损耗大和传统电介质波导模式局域性差的缺陷，对今后纳米光学器件的设计具有一定的启发和指导意义。

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