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表面等离激元是在金属/介质界面上存在的一种电子的集体激发态,它会伴随着束缚在表面附近的电磁波模式的产生。人工表面等离激元是在微波波段以及太赫兹波段对光波波段的表面等离激元的一个延伸,由于其亚波长以及局域场的高度增强特性,得到了国内外的研究人员广泛地关注。本文主要对Metal-Insulator-Metal(MIM)波导结构中的表面等离激元以及Spoof-Insulator-Spoof(SIS)波导结构中的人工表面等离激元的模式进行详细的研究。 首先我们研究了MIM波导结构中所支持的表面等离激元的性质。利用基于有限元法的数值仿真软件COMSOL Multiphysics对其进行模拟计算,发现MIM波导中可以支持两种电磁模式,即对称模式和反对称模式,并且从场分布图中可以得出其基模为反对称模式,另外还得出不同的介质宽度以及波导厚度的变化对其色散关系的影响。最后我们还比较了3D MIM波导中表面等离激元的色散关系与2D MIM结构中的异同点,在较低频率下,2D MIM波导结构中的表面等离激元对称模式出现截止。而反对称模式仍然存在,不存在截止。 接着,我们研究了SIS波导结构中所支持的人工表面等离子激元的光学特性。首先,从数值模拟以及实验上得出了SIS波导支持两种电磁波模式,即对称模式和反对称模拟,并得出了两种模式的场分布以及色散关系曲线。接着还研究了金属条厚度以及电介质宽度的变化对色散关系曲线的影响。对于二维与三维SIS波导结构中的人工表面等离激元的异同点,我们从物理机理上进行了解释,并将其与MIM波导结构中的表面等离激元进行了比较。 最后,我们还研究了在SIS波导结构的电介质层中引入薄金属层的情况,通过数值模拟计算得出薄金属层的宽度以及位置对其所支持的人工表面等离激元的两种模式的色散关系曲线的影响,并通过场分布特性对其进行解释。