微结构网络中的通道型等离激元特性

金属和电介质分界面可以产生波长比入射电磁波波长短的表面等离子体波。利用该性质，考虑表面等离子激元的波长，传播长度和穿透深度等特征长度，可以设计出具有特定功能的纳米尺度的光电子学器件。本课题旨在解决纳米尺度时，金属和电介质的物理参数的来源和影响因素，给出其光学参数的表达式；并在此基础上利用表面响应理论分析通道型等离激元的传播特性，给出一种基于等离激元来传递信息的微结构网络的理论设计方法；给出一些具有特定功能的纳米光电子器件的设计方案，并用实验来验证。

在本项目中我们主要研究了：(1) 推广格林函数方法到MDM等离子体波导网络结构中，解析计算等离子体波导组成的网络结构中电磁性质的变化规律。作为算例，计算了十字型、井字型以及旁路分支结构的反射谱以及场分布，解析计算结果与仿真结果符合较好，验证了方法的正确性。(2) 利用格林函数方法和模耦合理论探究了含双耦合腔MDM等离子体波导结构中增益腔和损耗腔之间的相互竞争机制，以及金属损耗对损耗腔和增益腔竞争关系的影响。（3）根据局域共振与传输波之间的干涉行为导致的类Fano共振现象，实现了运用一些类量子的方式来调控SPP波导中光的传播行为。（4）对于辐射的两共振器结构，我们提出了一个包含近场合远场耦合的杂化耦合模型，可以很好的描述近场和远场耦合对于电磁响应的不同贡献特征。（5）将浅型光栅和具有克尔非线性的介质层组合在一起设计了一个双层波导共振结构，实现了具有很高品质的Fano共振线性和台阶状透射特性。（6）利用引入增益，给出了介质纳米颗粒的异常前向散射的表面等离子体的新奇性质，分析了多壳层纳米颗粒的新颖电磁性质。