论文总字数：9051字

摘 要

ABSTRACT................................................................................3

1. 绪论...............................................................................4

1.1 简述表面等离激元光子学现象及其研究概况.........................4

1.2 本论文的研究内容.....................................................................5

1. CST软件的模型设计与使用……...............................6
2. 火箭状光栅阵列的反射谱及电流分布.....................12
   第四章 结论……...................... ..............................................17

参考文献...................................................................................18

摘 要

通常情况下的光栅，无论是透射型或者是反射型光栅都具有如下的特点：零级衍射的光强最强，但是不能色散；一级衍射的光虽然能色散，但光强很弱。本文研究了三明治结构火箭状光栅阵列的反射谱，火箭状光栅阵列的单胞在一个方向上为亚波长的，而在与之垂直的方向上是超波长的。其衍射光具有如下的特点：零级衍射和一个一级衍射受到强烈抑制，光强非常弱；而另一个一级衍射光强却非常强，在测量的波长范围内衍射效率超过50%；这一反常衍射现象我们预计可以应用到分光计中，用作光的色散器件。

关键词：反常衍射 分光计 超波长 亚波长

ABSTRACT

Typically the grating, either a transmission type or a reflection type grating having the following characteristics: a zero-order diffracted light most strongly, but not the dispersion; an energy dispersion of the diffracted light though, but the light intensity is weak. This paper studies the reflection spectrum rocket sandwich-like grating array, a single cell in the direction of the rocket-like sub-wavelength grating array, and in the direction perpendicular to the ultra-wavelength. Diffracted light which has the following characteristics: a zero-order and first-order diffracted diffracted strongly inhibited, very weak intensity; and the other one is very strong diffracted light intensity, measured in the wavelength range of the diffraction efficiency of over 50%; this we expect an abnormal phenomenon of diffraction can be applied to spectrometers, used as a light dispersion devices.

Key Words: Anomalous diffraction;spectrometer;ultra wavelength;sub wavelength

第一章 绪论

1.1 简述表面等离激元光子学现象及其研究概况

根据传统的观念，在操纵光子的传输过程中应该存在着一个基本的约束称为衍射极限的限制。新近的研究中发现，基于表面等离激元的亚波长光子学[1-3]是能够突破衍射极限的约束的，并且是有可能将光子学纳入纳米尺度的，相关的研究正逐步发展成为等离激元学和亚波长光子学，在等离激元芯片、光产生、数据存储、纳米印刷技术和显微技术等方面有着相当重要的应用。从而，亚波长光子学和等离激元学连接着光子学和电子学，为构筑既拥有介电光子学的速度、又兼有纳电子学的尺寸的新一代信息材料与技术提供了重要的科学依据。

1999年 Pendry等人提出：利用亚波长微结构共振单元作为 ―人工原子，构造出具有着特殊介电常数和磁导率的超构材料[4-12]，实现对电磁场调控效应。超构材料可以产生出在传统光学材料中所不具备的新奇电磁性质,例如光学隐身、负折射现象、人工磁性等。超构材料在精密仪器、通讯系统和智能控制等领域是具有着巨大的应用前景的。负折射率左手材料以及超材料隐身斗篷分别在2003年和2006年的《科学》杂志被评为十大科技突破之一。如今，超构材料的研究已经被拓展到对声以及其它元激发的调控领域。毋庸置疑的，人工带隙材料、亚波长微结构和超构材料等给人们调控光和相关元激发的能带结构与传输性质提供了新的物理原理和材料体系。

随着人们对超构材料和亚波长结构研究的不断深入，相关物理机制的探讨从初始考虑平均效应逐渐深入到研究亚波长结构之间的耦合效应[13,14]，诸多由于近场耦合所导致的新颖性质也逐渐被发现，比如等离激元耦合导致的电磁感应透明、局域共振耦合导致的等离激元力，等等。这些由等离激元共振形成的元激发耦合效应通常还伴随着强烈的局域场增强。在已经过去的十几年中，等离激元增强拉曼和增强荧光在信号探测和传感等方面取得了很大应用。然而，近场耦合效应衍生出的一些新物理性质，如增强的光子态密度、增强Mie散射、增强非线性等，在以前的研究中虽有所涉及，但到目前为止还未形成完善的体系。同时，这些耦合效应可以为人们提供极其丰富的调控超构材料性质（如色散、能带、散射、衍射等）的手段，为在亚波长尺度下进行光子的传输与操控提供多样化的设计途径。随着信息科学与信息技术的发展变化，亚波长光集成与光处理逐步地显示出其重要意义。超构材料和其它具有亚波长特性的体系为光子信息的高效集成提供可能，这种光子信息的高效集成极有可能突破当前电子集成的速度瓶颈，促成人类世界信息技术的再一次飞速发展。此外，超构材料和亚波长微结构的量子性质目前还处于研究的起步阶段，然而从信息技术发展的角度来看，量子信息处理和量子集成技术将是今后的重要发展趋势。

当前关于表面等离激元光子学方面的思考研究集中在亚波长结构材料[15-18]。对于亚波长的结构，其衍射波只有增强的0级衍射，这固然有益于衍射波能量的集中。但是我们知道0级衍射在空间无色散（即不同波长的光聚在一起，在空间不能分开）。在某些情况下，增强的高阶散射具有特别的意义。那么，如何设计材料，实现宽带、高效的高阶衍射呢？这是一个非常值得研究的问题。

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