ELSPs的耦合机理及其在介电常数测量中的应用研究

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等效局域型表面等离激元(Effective Localized Surface Plasmons,ELSPs)是一种具有高度近场局域特性和场增强特性的电磁谐振模式,由波导的结构色散诱导产生,可以在低频段模拟光波段的局域型表面等离激元(Localized Surface Plasmons,LSPs)。本文基于ELSPs谐振,研究了ELSPs的耦合机理及其在介电常数测量中的应用,主要内容如下:1.研究了壳层结构ELSPs谐振的杂化问题,证明了光波段的等离激元杂化理论对于结构色散诱导的等效局域型表面等离激元同样适用,推导了圆柱形壳层结构杂化ELSPs模式的谐振频率和散射截面积的解析公式,随后将杂化模型拓展到任意截面形状的情况,推导了准静态条件下任意截面形状的共形壳层结构杂化ELSPs模式的谐振频率解析公式,最后通过仿真和实验验证了理论推导的正确性。2.设计了基于ELSPs谐振器的极性液体复介电常数测量电磁传感器,对传感器的工作机理进行了详细的分析,给出了从传感器的S参数反演得到待测液体复介电常数的近似解析公式,用乙醇-纯水的混合溶液作为样品进行了实验测试和验证。该传感器灵敏度达到0.57%,加载纯水时的频率偏移量为1380MHz,最小尺寸为0.00802,与其它液体传感器相比具有灵敏度高、尺寸小、形式简单等优势。3.设计了基于ELSPs谐振器的类电磁诱导透明结构,以工字形横切线为明模谐振结构,以ELSPs谐振器为暗模谐振结构,产生了明显的窄带传输透明窗,通过透明窗处的表面电场分布详细分析了类电磁诱导透明现象的产生机理。仿真结果表明该结构的类电磁诱导透明传输峰幅值达到0.84,最大群折射率825。随后通过两个不同谐振频率的暗模谐振结构实现了双频类电磁诱导透明,两个传输峰幅值分别为0.83和0.82,对应的群折射率分别为919和955,具有显著的慢波特性。
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