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基于表面等离激元效应的纳米光学研究是纳米光学器件的重要基础。金属表面微纳结构中的SPP模式和LSP模式的激发,可以达到对光波进行纳米尺寸的有效控制,同时,金属表面附近的电磁场的高度的局域性使得非线性效应得到增强。因此,研究金属维纳结构产生的表面等离激元效应在SPP波导,EOT光学透射增强,纳米传感,全光开关,光学非线性的增强,SERS和荧光增强等方面具有重要的理论价值和应用价值。本论文主要研究了金属纳米孔径阵列结构的光学透射特性和金属纳米颗粒的光学三阶非线效应。
本论文的主要研究内容为:
1.利用FDTD数值计算算法,仿真研究了具有纳米孔径阵列结构的银膜的光学透射性质。研究发现三角形孔径阵列的银膜的光学透射特性不同于圆形孔径银膜的光学透射特性。研究结果表明,三角形孔径阵列银膜的波导模式的高度局域特性,对于光波入射方向的色散较小;同时,由于三角形孔径阵列银膜的波导模式的传播常熟较小,从而得到较长的透射峰值波长。因此,对于三角形孔径阵列结构光学透射特性的研究在长波长透射增强和对光波入射角度的色散较弱的光学器件方面有重要的应用价值。
2.采用化学合成方法制备了银纳米颗粒和银纳米薄片结构,并利用Z扫描技术对银纳米颗粒的三阶NLO系数进行了测量。研究发现,由于银颗粒的存在,TiO2纳米线的非线性吸收从反饱和吸收过程变为饱和吸收过程。因此,利用银颗粒产生的LSP效应,可以有效调节TiO2纳米线的NLO吸收系数,在非线性波导和非线性传感方面有重要的应用价值。
本论文的主要创新点为:
1.研究了具有三角形的孔径阵列结构的银膜的光学透射特性,得到了透射峰值波长大于圆孔阵列银膜的透射峰值波长,同时,三角形孔径的波导模式具有高度局域特性。
2.研究了利用化学合成方法合成的纳米银单晶颗粒结构的三阶NLO特性,同时,利用Z扫描方法对其三阶NLO系数进行了实验测量。