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一般地在光与物质相互作用中光的磁场分量所扮演的角色几乎可以忽略,这是因为在光学波段范围,光与物质相互作用时磁场施加在电荷上的作用力远小于电场施加的作用力。尽管金属U型环,或者成对的金属棒内部可以产生局域磁场增强,磁场对光与材料的相互耦合的贡献还是无法与光的电场分量的贡献相比。研究表明,光频区的磁场增强有可能提高磁偶极子跃迁的自发发射,理论预计Purcell因子可接近2000。因此如何在光频区进一步提高纳米尺寸区域内的磁场对未来纳米光谱学的研究有着新的意义。论文首先介绍了表面等离激元一些基础特点和基本现象,以及当前表面等离激元学领域的一些研究新进展。接着根据最近研究状况,介绍了超构材料中光学波段磁场增强效应的相关理论。然后,本论文创新性地提出了超构材料中光学波段磁场增强的两种新的理论方案。论文的主要内容包括以下两个方面:1、将传播的表面等离极化激元(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)引入超构材料中去实现光频区的磁场增强效应。根据数值计算结果,当阵列的周期接近磁表面等离激元(Magnetic Surface Plasmons,MSPs)共振的波长时,由周期调制形成的传播的SPPs和MSPs能够产生强烈的耦合而形成一种窄带的、杂化共振模,伴随这种杂化共振模的激发,金属线对中的磁场强度可以增强到纯粹MSPs共振波长处磁场的20倍,达到入射光磁场强度的2143倍。此外,研究还发现,只有当这两种模式的耦合发生在MSPs共振波长的右方时,传播的SPPs与MSPs才能产生有效的耦合,形成具有磁场增强效应的杂化模式。2、提出在超构材料中引入一个法布里-珀罗(Fabry-Pérot,FP)共振腔,利用FP共振腔的光腔模式去调控超构材料中的MSPs共振模。数值计算表明,当FP共振腔的光腔模式位置接近MSPs共振位置时,这两种模式将产生强烈的耦合,从而在反射光谱中出现反交叉现象,这种反交叉形成的拉比形劈裂可达78 mev。另外,与纯粹的超构材料中的磁场强度相比,引入FP共振腔的磁场强度可增强3.1倍,达到入射光磁场强度的459倍。