紅外高增益金屬微納光學(xué)天線特性研究.pdf

1、得益于近場掃描光學(xué)顯微鏡（NSOM:Near-field Scanning Optical Microscope）的發(fā)明和微細(xì)加工技術(shù)的不斷發(fā)展，人們研究納米尺度下的光學(xué)現(xiàn)象成為可能，使得對納米光學(xué)（nano-optics）和納米光子學(xué)（nano-photonics）的研究方興未艾。表面等離子體激元（SPPs:Surface Plasmon Polaritons）是納米光子學(xué)的核心機(jī)制，它是一種存在于金屬與介質(zhì)分界面的特殊電磁模式。光源

2、照到金/介界面上，引起金屬表面的自由電子集體振蕩，當(dāng)電子的振蕩頻率與入射光源頻率匹配時(shí)，就會產(chǎn)生共振（也叫做表面等離子體共振，SPR:Surface Plasmon Resonance），出現(xiàn)高強(qiáng)度的場增強(qiáng)等特性。
　　正是表面等離子體激元共振具有高靈敏度的特性，常常被用于化學(xué)、生物檢測上，特別是在軍事方面的意義更加非凡。通過金屬微納光學(xué)天線的集成使用，對入射光源進(jìn)行局域場轉(zhuǎn)換，形成很高的場增強(qiáng)，提高紅外探測器靈敏度，減輕系統(tǒng)重量

3、，軍事武器小型化；在紅外通信中，提高系統(tǒng)的信噪比、通信距離。
　　本文首次提出對天線的加工制備具有指導(dǎo)意義的紅外高增益金屬階梯偶極子微納光學(xué)天線結(jié)構(gòu)。采用時(shí)域有限差分法，對工作于遠(yuǎn)紅外波段的金屬微納光學(xué)天線的形狀和尺寸進(jìn)行研究，由偶極子天線過渡到階梯天線，再到蝶形天線，獲得獨(dú)特的光學(xué)特性，結(jié)合表面等離子體激元對其物理機(jī)制進(jìn)行探討；從場強(qiáng)增強(qiáng)因子、場分布和半高全寬（FWHM:Full Width at Half Maximum）進(jìn)行