基于v形磁偶极天线的spps可调向激发与聚焦特性研究

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1、硕士学位论文基于V形磁偶极天线的SPPs可调向激发与聚焦特性研究TUNABLEUNDIRECTIONALEXCITATIONANDFOCUSINGPROPERTIESOFSPPSBASEDONV-SHAPEDMAGNETICANTENNAS刘畅哈尔滨工业大学2016年7月国内图书分类号：O436学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开理学硕士学位论文基于V形磁偶极天线的SPPs可调向激发与聚焦特性研究硕士研究生：刘畅导师：孙秀冬教授申请学位：理学硕士学科：光学所在单位：物理系答辩日期：2016年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O436U.D.

2、C:535DissertationfortheMasterDegreeinScienceTUNABLEUNDIRECTIONALEXCITATIONANDFOCUSINGPROPERTIESOFSPPSBASEDONV-SHAPEDMAGNETICANTENNASCandidate：LiuChangSupervisor：Prof.SunXiudongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：OpticsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：July,2016Degree-Co

3、nferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要磁偶极天线是光学纳米天线的一种，光学纳米天线一般是指金属纳米结构以不同形状或不同结构组合成的用以实现自由传播光场与局域场转化的装置。由于它具有常规天线不具备的特性，如光场增强、光场局域、光场重定向等，因而成为研究热点。通过对光学纳米天线结构进行设计，可以得到高耦合效率、高分光比的天线结构，这些结构有希望应用于近场光学显微、单光子发射器、偏振检测、光镊、传感等方面。本文将对V形磁偶极天线的表面等离激元激发特性展开研究。应用有限元分析方法，研究了V形磁偶极天线在不同偏振下的表面等离激元激

4、发特性，利用偶极子模型解释两侧的电场分布，得出V形磁偶极天线阵列完全单向激发的条件，并进行了仿真分析，得到了完全单向激发的入射光偏振态以及圆偏振单向激发条件，实现了SPPs可调向激发。基于V形磁偶极天线分别设计了圆形和阿基米德螺旋结构阵列，通过引入矢量光束和改变阿基米德螺旋系数，实现了高效率中心聚焦。通过分析V性磁偶极天线阵列的耦合光强与入射光斯托克斯参量的关系，对V形磁偶极天线单元进行结构设计，得到了可以表征斯托克斯参量的V形结构，该结构可以为微纳检偏提供新的思路。关键词：光学纳米天线；SPPs可调向激发；等离激元透镜；微纳检偏-I-AbstractAbstractMagnetica

5、ntennasisoneofmanyopticalnanoantennas.Opticalnanoantennasgenerallyrefertodevicesmadeupofmetalnanostructureswithdifferentshapestoconvertfreelypropagatingopticalradiationintolocalizedenergy,andviceversa.Ithasbeenresearchfocusbecauseofitsuniquecharacteristicssuchasfieldenhancement,localfieldeffecta

6、ndfieldredirection.Betterantennaswithhighercouplingefficiency,highersplittingratiocanbeachievedthroughdesigningitsstructure.Furthermore,itispromisinginthoseaspectssuchasthenear-fieldopticalmicroscopy,singlephotonemitters,polarizationdetection,opticaltweezersandsensors,etc.Herewemadedetailedanaly

7、sisandresearchontheSPPsexcitationfeaturesofV-shapedmagneticantennas.Whenilluminatedbylightwithdifferentstatesofpolarization,theexcitationcharacteristicsofV-shapedmagneticantennaswerediscussedbythefiniteelementmethod.Fielddis