光学Tamm态(OTS)是由固体物理中的Tamm态类比而来,由A. V. Kavokin等人于2005年首次提出。固体物理中的Tamm态指的是一种电子局域表面态,而OTS是一种界面模,即与OTS相应的增强的场局域在两不同材料的分界面处。OTS广泛的存在于一维光子晶体异质结和金属-分布式Bragg反射镜(DBR)结构中。与传统的表面模相比,OTS可由TE或TM偏振光直接激发,无需特定的入射角,即使是在垂直入射情形下也可以激发。在反射谱中,OTS与光子带隙范围内尖锐的反射dip相联系,具有较窄的半高谱宽,可用于滤波器及高灵敏度传感器的设计。此外,OTS还在极化激元激光器(有腔或无腔)、光开关、增强的Faraday旋转与增强的Kerr效应等领域有着潜在的或实际的应用价值,因此对OTS的研究在近年来倍受关注。本论文以含金属薄膜的平面半导体结构为研究对象,基于传输矩阵方法,理论揭示了多重光学Tamm态的存在,发现了由本征能量相同的两OTS耦合所导致的模的劈裂现象,探讨了由OTS与量子阱激子的强相互作用所形成的Tamm等离子体极化激元(TPP)的特性及伴随的Rabi劈裂现象。论文的主要创新点如下：(1)平面波垂直入射到金属-DBR结构中,通过改变与金属银薄膜相邻电介质层(top layer)的厚度,发现反射谱中光子带隙范围内出现了多个反射dip。进一步研究发现,这些反射dip是由金属-top layer界面处不同本征能量的OTS的激发所造成的。OTS的本征能量主要依赖于top layer的厚度并随着top layer厚度的变化在带隙范围内连续可调。在特定的波长下,OTS随着top layer厚度的变化而周期性的出现。并给出了在实验上比较易于观测到该结构中OTS的金属银薄膜的厚度范围。最后指出多重光学Tamm态可应用于光通讯系统中多通道滤波器的设计。’(2)将两个金属-DBR结构通过金属薄膜连接在一起用于研究两OTS的耦合作用,合理的设计与金属薄膜相邻的两电介质层的厚度,使得在金属薄膜两侧界面处激发的OTS的本征能量相同。发现在反射谱中光子带隙范围内存在着模的劈裂现象,劈裂成高能量分支(HEB)和低能量分支(LEB),且劈裂的能量随着金属银薄膜厚度的减小而增大。依据电场在该结构中的空间分布,我们指出HEB和LEB并非与两个独立的OTS相对应,而是分别对应于两OTS的反对称耦合和对称耦合。HEB和LEB的差频处于宽广的太赫兹范围内,且随着金属银薄膜厚度的变化连续可调,可应用于太赫兹发射装置的设计。(3)研究了含量子阱工作物质的金属-DBR结构中OTS与量子阱激子间的相互作用。通过改变金属银薄膜的厚度来调节OTS的本征频率,当OTS的频率与量子阱激子的频率相近时,OTS与激子的强相互作用形成TPP,并分裂成高能量TPP分支和低能量TPP分支,在反射谱中则呈现出明显的反交叉现象。改变量子阱在与金属相邻的电介质层top layer中的位置,发现Rabi劈裂能量随量子阱位置的变化在空间上呈周期性的振荡。量子阱处在top layer中电场的波腹位置处,Rabi劈裂能量达最大值；而在电场的波节位置处,量子阱激子没能被有效激发,Rabi劈裂现象消失。在斜入射情形下,产生Rabi劈裂时,激子的频率存在着蓝移。