复式金属亚波长环孔阵列的超强光学透射特性研究

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1、隶。初大·誓硕士学位论文万方数据复式金属亚波长环孔阵列的超强光学透射特性研究万方数据lIMIIIIIIUlIIIIIIIILIIIIIIIIIIlY2758251RESEARCHONEXTRAORDINARYOPTICALTRANSMISSIONOFCOMPOUNDPEⅪODICARRAYOFSUBⅥ7=州ELENGTHAN口汀ULARAPERTURESPERFORATEDONAMETALFILMADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademi

2、cDegreeofMasterofEngineeringBYYaoWenjieSupervisedbyProf．YuHongSchoolofElectronicScienceandEngineeringSoutheastUniversityJune2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用

3、过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：盘堡k支盎日期：丝!生≤：至罩东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院

4、办理。研究生签名：趔垦塞蠡师签名：j边垄日期：／＼、j趔丛猡万方数据摘要在微观尺度下光与物质的作用出现了很多新的特征。比如在金属亚波长孔阵列结构中，由于金属／空气界面处表面等离子体(SurfacePlasmon，SP)被激发，该结构表现出超强光学透射特性(ExtraordinaryOpticalTransmission，EOT)，即某些波长处的透射值远远大于衍射定理计算的值，而且由于孔洞的尺寸远小于光波波长，使得我们可以在亚波长尺度下对光进行控制。因此金属亚波长孔阵列结构逐渐成为光学领域的一研究热点。本文利

5、用时域有限差分方法(Finite-DifferenceTimeDomain，FDTD)对复式金属亚波长环孔阵列的超强光学透射特性进行了研究。所谓复式是指亚波长环孔阵列的排列形式为复式晶格。本文具体研究内容和结论如下：(1)本文对内径不同的银薄膜上复式亚波长空气环孔阵列的光学透射特性进行了研究。该复式晶格结构的原胞包含内径尺寸不同的2个环孔：A1和A2。本文仿真了A2环孔内径分别取三组值(Riz=25nm、50nm和75nm)情况下复式晶格结构的透射谱，发现其透射谱具有很好的叠加特性，即可以由相应2个简单晶格

6、金属亚波长空气环孔阵列的透射谱进行叠加得到。当复式晶格结构原胞中两环孔内径尺寸差异较大时，复式晶格结构透射峰相对于对应2个简单晶格结构的透射峰的偏移很小。而当复式晶格结构原胞中两环孔内径尺寸接近时，复式晶格结构的透射谱峰相对于对应2个简单晶格结构的透射峰存在较大偏移，不同的透射峰相应出现地红移和蓝移。红移和蓝移现象是由于复式晶格结构原胞中不同类型环孔间的耦合作用导致的。另外对于复式晶格结构不同的透射峰，光波会选择相应的环孔透射，利用该特性可以将宽谱光波在空间上分开。研究还发现改变复式晶格结构环孔间相对间距可

7、能会导致新的波导模式的产生。(2)本文对填充介质不同的银薄膜上复式亚波长介质环孔阵列的光学透射特性进行了研究。该复式晶格结构的原胞包含填充介质不同的2个环孔：A1和A2，本文仿真了A2环孔填充介质的相对介电常数分别取三组值(印=1、2．25和4)情况下的复式晶格结构的透射谱，发现它同样具有很好的透射谱叠加特性和双通道透射特性。不过当复式晶格结构所对应的2个简单晶格结构的透射峰发生部分交叠时，由于环孔间波导模式的相互作用，在交叠波段复式晶格结构的透射谱不满足叠加性。关键词：亚波长环孔，超强光学透射，复式晶格万

8、方数据AbstractTheinteractionbetweenlightandmaterialchangesalotatmicroscopicscale．Forinstance，byactivatingthesurfaceplasmon(SP)ontheinterfacebetweenmetalandair,thearrayofsubwavelengthholesperforatedonametalfilmha