亚波长金属结构中表面等离子体相关光学问题的研究
亚波长金属结构中表面等离子体(Surface Plasmons,SPs)效应及其应用是当前纳米光子学领域的研究热点之一,在亚波长光学、光存储、光激发、显微术和生物光子学等领域具有广阔的应用前景.表面等离子体亚波长光学(Surface Plasmon Subwavelength Optics)作为近场光学的新兴分支,正在蓬勃发展.本论文运用自主开发的二维色散时域有限差分法(2D-Dispersive FDTD Method)仿真软件,重点研究了亚波长金属结构中表面等离子体的物理机理并提出了一些新的应用设想.工作内容包括亚波长周期性金属结构SPs的机理研究,亚波长周期、非周期性金属结构SPs的应用基础研究三部分.本论文的创新点主要包括:1.首次发现了亚波长金属狭缝阵列结构中表面等离子体谐振模式SPM的类Fabry-Perot效应,揭示了该结构表面等离子体谐振和波导谐振模式在物理本质上的一致性,全面描述了SPs对该结构光学特性和能量耦合传输过程的影响.2.首次运用FP皆振效应合理解释了新型SDMG平面起偏器的工作机理,并由此指出,在一定带宽范围内,实现双波段起偏是可能的.该工作对新型起偏器件的研制具有较高的指导意义.3.提出了一种近场超分辨光刻的新方案:SPs干涉完美成像(PL+SPRINT)技术.该方法不仅保持和SPRINT相当的空间刻写分辨率,还具有比SPRINT更大的空间容忍度,具有更高的实用价值.4.提出了一种新型的多狭缝平面金属透镜,合理的参数设计可使该结构在较长的传输范围内保持对出射光束的聚焦准直.该透镜结构简单,易于集成,所具有的光约束性使其拥有广泛的应用前景.
表面等离子体;亚波长周期和非周期性金属结构;类Fabry-Perot谐振效应;色散时域有限差分法
中国科学技术大学
博士
光学
明海;王沛
2004
中文
O43
111
2005-07-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）