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本文基于超材料微纳结构,设计了具有独特优点的等离子体诱变透明系统获得慢光效应,并且我们详细阐述了产生等离子体诱变透明现象的根本原因。利用模式相干作用的产生的等离子体诱变透明系统具有低损耗,线宽窄等一系列杰出的优点,可用于慢光器件以及传感器等器件的设计。群折射率的色散特性是影响慢光的关键因素,大的群折射率的色散会导致信号传输过程中出现严重的失真,针对这一问题我们又设计了无色散慢光结构。基于金属材料的超材料结构单元不可避免的引入损耗,尤其是将平面超材料结构制成多层结构时其材料损耗变得尤为显著,针对这一问题我们又详细研究了高折射率Te电介质结构的基本电磁响应特性,与金属材料相比其具有低损耗、角度不相关等独特优点,为我们后续设计超低损耗的负折射率结构以及慢光结构提供理论基础。本文的主要研究内容及成果汇总如下: 1.我们提出了精巧的平面超材料微纳结构实现等离子体诱变透明现象的动态调控。在周期性边界条件下,根据动量守恒原理利用斜入射的平面波激发表面等离子体模式。通过利用激发的表面等离子体模式和电场耦合磁共振模式间的相互干涉作用,在大入射角度情况下获得了透过率接近100%的等离子体诱变透明窗口。仅通过改变入射光的入射角度就可以实现等离子体诱变透明现象的动态调控。当入射角度为70°时。我们在1.71μm处获得了半高宽仅为30nm的等离子体诱变透明峰,其对应的品质因子和群折射率分别为58和410。 2.我们提出了将金属开口环结构周期性排列在波导层上方的混合波导磁共振系统。利用金属开口环结构支持的电场耦合磁共振模式与波导层中支持的TE波导模式以及TM波导模式的相消干涉作用,在红外波段获得了双峰等离子体诱变透明现象,而且该等离子诱变透明现象也可以通过入射光的入射角度进行调节。我们在1.448μm处获得了半高宽仅为7nm的超窄带等离子诱变透明峰,其对应的群折射率为100。并且我们进一步证明了在其对应的传感范围内,其折射率传感率和其品质因子分别高达640nm/RIU和64。所提出的具有高品质因子的等离子体诱变透明峰的混合波导磁共振系统可以用高效传感器,光开关和慢光器件等结构的设计。 3.我们提出了基于等离子诱变透明现象的平面超材料微纳结构在光频段实现了无色散慢光效应。仅通过打破超材料微纳结构单元自身对称性,获得了两个电场耦合磁共振模式并且相互作用产生典型的等离子体诱变透明共振。由于两种模式的相互作用,我们获得了一个平均群折射率为5的平带宽度接近15THz超宽平带区域。其对应的归一化延迟带宽参量为0.475,表明了该结构具有显著的无色散慢光能力。所提出的无色散慢光结构可以用于实际的信息存储器,光存储以及光缓存器的设计中。 4.我们研究了高折射率Te电介质超材料结构在红外波段的电磁响应特性。我们详细分析了周期性排列的Te电介质超材料结构的透射光光谱,有效磁导率以及有效介电常数。在磁场方向的结构尺寸线宽Wx会改变该结构中支持的电共振模式和磁共振模式的共振频率和共振强度。通过适当优化Te电介质结构单元的结构尺寸参数可以在同一频段内同时获得电共振模式和高阶磁共振模式。通过对高折射率Te电介质结构的详细研究,有助于在红外波段设计具有超低损耗的负折射率以及慢光超材料结构。