亚波长周期性孔阵列光透射增强研究

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本论文主要以亚波长周期性孔结构为研究对象,利用时域有限差分FDTD算法对其透射谱进行仿真模拟,研究了物理参数(孔的大小,厚度,晶格常数)对透射谱的影响并且在此基础上研究了透射增强的物理机制,然后讨论了三维孔阵列结构的透射谱,全文内容安排如下:   第一章绪论。本章详细的介绍了表面等离子体的基本理论,相关概念和透射增强的研究背景,最后对其应用背景作了简要的阐述。   第二章介绍了时域有限差分方法FDTD。首先描述了FDTD的基本原理,差分表达式和稳定性要求以及边界条件等相关内容,然后对软件中用到的金属材料的模型和理想导体模型进行了简要的说明。   第三章研究了二维周期性孔阵列结构的透射谱。主要包括三部分:第一部分是研究理想导体上孔阵列的透射谱;主要是通过数值仿真,模拟出其透射谱,从而发现理想导体上孔阵列上发生了超透射现象,然后通过详细理论推导和模拟仿真相结合的方法,得出了理想导体上孔阵列发生超透射的主要原因是:DSPs的激发(和SPPs的特性类似)和局域波导耦合。第二部分是研究金属薄膜上孔阵列的透射谱;通过变化一些物理参数(比如:孔的大小,晶格常数,厚度)来研究对透射谱的影响,并且在理论上给予合理的解释,从而加深了对超透射物理机制的更深入的理解。第三部分是研究金属上镀膜对透射谱的影响,得出了“表面层镀膜对透射谱的影响非常大,而与核心层金属的介电常数无关”的结论。   第四章研究了金属和理想导体上三维周期性孔阵列透射谱。本章为该论文的创新点,首先设计了几种常见的三维周期性孔结构,然后用FDTD仿真软件对各种三维结构进行了数值模拟,最后研究高度和厚度对透射谱的影响。主要包括2方面:(1)理想导体上,透射谱随高度和厚度的依赖关系。(2)金属薄膜上,透射谱随高度和厚度的依赖关系。   第五章的主要的内容是:对论文中的重要观点和创新的想法进行了总的概括,同时对该课题进一步的研究提出了方向。
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