光波导纳米结构局域表面等离子体Fano共振研究

论文摘要

表面等离子体共振是一种发生在金属与介质交界处的现象。入射光通过SiO2或聚合物等波导入射到金属上时会激发出金属内的自由电子,并引起自由电子的集体振荡,当入射光频率与自由电子振荡频率相同时,即会发生共振现象。表面等离子体Fano共振是近年来在表面等离子体纳米结构中发现的新现象,它具有窄线型及对周围环境较高的灵敏度,具有很广泛的应用前景,使其成为近几年的研究热点。在本文中,基于Fano共振的这些性质,研究出能在1550nm通信波段应用的光电器件及在不同待测溶液中应用的传感器件。本文主要研究内容如下:（1）根据公式推导出传播表面等离激元的色散关系和局域表面等离激元的场强增强因子,以便更好地了解Fano共振的原理;（2）对表面等离子体Fano共振的微观起源、定义、性质、产生方式、及发展历程进行研究;（3）对本研究课题所要用到的仿真软件时域有限差分法（FDTD）进行研究,了解其运算方法及基本原理;（4）设计出一个能够产生Fano共振的结构,并通过改变其结构参数使其共振波长红移到1550nm波长处,以期在通信波段得到应用;（5）了解Fano共振的结构特点,研究出什么样的结构可以产生Fano共振。根据特点设计出可以产生Fano共振的新结构,并对其传感性能进行研究,以期制成传感器件进行应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 表面等离激元的发展
•   1.3 表面等离激元的基本理论
•     1.3.1 表面等离激元的定义及性质
•     1.3.2 表面等离激元的分类
•   1.4 本文研究内容及结构安排
• 2 表面等离子体Fano共振
•   2.1 金属纳米粒子的表面等离子体Fano共振
•   2.2 Fano共振的研究概况
•   2.3 时域有限差分法（FDTD）简介
•   2.4 本章小结
• 3 金膜七聚体孔Fano共振的研究
•   3.1 引言
•   3.2 金膜七聚体纳米孔结构及反射谱曲线
•   3.3 1550nm波长处共振峰的调节
•     3.3.1 纳米孔半径的调节
•     3.3.2 金膜厚的调节
•     3.3.3 结构周期的调节
•   3.4 金膜七聚体纳米结构的Fano共振在传感方面的探索
•   3.5 本章小结
• 4 产生Fano共振的新结构的研究
•   4.1 不同结构的Fano共振曲线及场分析
•     4.1.1 金膜纳米缺陷结构
•     4.1.2 金纳米凸起结构
•   4.2 新结构的Fano共振在传感方面的探索
•   4.3 本章小结
• 5 总结
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵嘉幸

导师: 谷一英

关键词: 表面等离子体共振,共振,时域有限差分法,结构参数,灵敏度,传感检测

来源: 大连理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,物理学,无线电电子学

单位: 大连理工大学

分类号: TN252;O53

DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.002111

总页数: 65

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