金属微结构光学性质及应用的研究

来源 :阜阳师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lobohzs
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表面等离激元指金属纳米结构的表面自由电子的集体振荡。电磁波入射到金属纳米结构上,金属自由电子与入射光子产生相互作用,会在金属-介质界面上激发出等离激元共振。由于其表现出很多优异的光学性质,如近场电场增强、局域表面电磁等,在增强非线性效应、超分辨成像、纳米集成光路、生物传感等方面显示出巨大的应用潜力。本论文主要从理论和实验上深入研究分析手性金属纳米结构的非对称传输特性以及表面等离激元增强二维材料的二阶非线性响应,具体内容包括以下几个方面:(1)根据传输矩阵理论,理论分析非对称传输的实现条件。接着,我们设计了一种由金属光栅和Z形孔结构组成的三明治型手性超结构,利用有限差分计算,在236.5THz附近获得了线性偏振波的不对称透射。文中还对结构参数与非对称传输效果之间的关系进行了分析,并通过精细设计结构参数,在239THz附近实现了类二极管效应。同时,我们还对该结构的旋光性进行了分析,证明了其具有很强的交叉极化转换率。这为单向电磁波传输设备和线偏振波的偏振转换器的实现提供了一种方法和途径。(2)单层过渡金属硫族化合物由于其中心反演对称性的破缺而具有较大的二阶非线性响应,这将扩展其在非线性纳米光子学和光电子学等领域中的应用。然而,单层过渡金属硫族化合物的原子厚度严重减小了与自由光的相互作用长度,导致二次谐波转换效率较低。在这里,我们展示了一种杂化结构,由悬空的穿孔银膜上的搭载单层MoS2组成,在室温下,单层MoS2发出的倍频信号增强了三个数量级。明显的二次谐波信号增强归因于超薄悬空银光栅中存在的对称表面等离激元引起了纳米孔附近的电场放大。我们的研究结果可以根据需要通过等离激元纳米结构建立非线性光学效应的无基底工程。我们提出与制备的金属微纳结构的光学性质都是基于表面等离激元所实现的,这为表面等离激元的应用的研究提供了新的思路和方法。
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