全内反射结构中的法诺共振现象及传感应用研究

发布时间：2023-09-17 15:59

　　法诺共振自从被发现其具有不对称的共振谱线以来,成为新型共振效应的研究热点。法诺共振来源于结构中所支持的处于连续态的超辐射亮模式和处于分立态的亚辐射暗模式之间的耦合干涉。由于法诺共振具有极窄的共振峰谷间距、强大的近场增强能力、超高的灵敏度和品质因数等优点,其对生物传感、表面增强拉曼散射、非线性光学等多方面领域有着极大的潜在应用价值。本文围绕利用全内反射原理在微结构中实现具有超高品质因子的法诺共振或多重法诺共振这一问题,设计了两种简单、可灵活操控的光学结构,数值计算了相对应的光学响应谱图,并分析了结构中产生法诺共振的物理机理。系统研究了微结构的几何参数、以及入射光波长对结构光学响应的调制作用。本论文的主要研究内容如下:1.设计了一个二维材料耦合光波导的全内反射结构:使用棱镜全内反射效应激发出结构中的两个波导模,通过引入二硫化钼和石墨烯这两种二维材料,使得两个导模分别呈现出一宽一窄的共振,从而耦合后可以实现谱线精细且不对称的法诺共振的激发。通过数值计算来解释并证明法诺共振的形成。此外,通过改变结构参数还实现了对法诺共振的调制作用。我们还分析了结构在传感应用方面最重要的两个参数灵敏度和品质因子...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 表面等离激元概述
    1.2 法诺共振概述
        1.2.1 法诺共振的发现
        1.2.2 法诺共振的发展现状
    1.3 本论文的主要工作内容
第二章 法诺机理及理论研究方法
    2.1 法诺共振(Fano Resonance)
        2.1.1 法诺共振的产生机理
        2.1.2 产生法诺共振的途径
        2.1.3 法诺共振的应用
    2.2 全内反射和倏逝波基本理论
        2.2.1 全内反射
        2.2.2 倏逝波的理论基础
    2.3 光与亚波长结构相互作用的数值计算方法
        2.3.1 时域有限差分法(FDTD)
        2.3.2 严格耦合波分析法(RCWA)
        2.3.3 传输矩阵法(TMM)
        2.3.4 有限元法(FEM)
第三章 二维材料耦合光波导的法诺共振研究
    3.1 结构模型设计
    3.2 计算结果与分析
        3.2.1 结构的光学响应结果与分析
        3.2.2 结构参数对法诺共振的影响
        3.2.3 结构的传感性能分析
    3.3 本章小结
第四章 1D-PhCs耦合等离激元系统在近红外波段的多重法诺共振
    4.1 结构模型设计
    4.2 计算结果与分析
        4.2.1 结构的光学响应结果与分析
        4.2.2 结构参数对多重法诺共振的影响
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3847747