微纳环形谐振器的共振特性及其调控的研究

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1、中图分类号Q垒3墨：2UDC535硕士学位论文学校代码!Q5三三密级公珏微纳环形谐振器的共振特性及其调控的研究Research，onResonanceCharacteristicsandModulationofNano-ringResonator作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：论文答辩日期2Q!三15：2鱼彭校物理学光学物理与电子学院李宏建答辩委员会主席—章丝1中南大学2013年05月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已

2、经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：一塑杰日期：上丛年上月上日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：塑基剧币签名差鱼虫

3、期：上丛年』月2曰微纳环形谐振器的共振特性及其调控的研究摘要：表面等离子体激元(SurfacePlasmonPolaritons，SPPs)是光和局域在金属表面的自由电子相互作用所引起的一种混合电磁波模式。近年来，基于表面等离子体激元的亚波长光学受到了学术界与技术应用领域的密切关注。表面等离子体激元为人们控制光在纳米金属结构中的传输提供了新的思路。人们设计与研究了多种新型的微纳光子器件，这些器件将在未来的的光电集成回路与光子计算机，以及光激发、数据存储、显微技术以及生物光子学等领域具有广泛的应用前景。本论文在国内外现有科研成果的基础上，运用时域有限差分法(FD

4、TD)，研究了多种微纳环形谐振器的表面等离子体共振和调控机制，发现了一些新的物理现象，引入了新的结构因子，并探索了可能产生的新应用，为光子回路的设计提供了器件参考。论文主要有以下几个内容：提出了一个基于侧向孔耦合方环谐振器(ASR)的过滤器，通过有限时域差分法研究了SPP过滤器的透射特性，详细探讨了结构中SPP的共振模，同时引入了新的结构调控因子。结果显示，对于普通侧向耦合方环谐振器(RSSR)，偶模和奇模都会发生简并的解除。在用纳米孔将方环与总线波导耦合后，发现透射谱中出现半整数共振模。这种半整数模可以通过改变方环谐振器的边长、孔的宽度和孔中的填充的介质来线

5、性调制。这种简单的带阻型滤波器在高密度SPP波导集成中非常有应用前景。在端耦合圆环形谐振器中与端耦合方环形谐振器中引入金属纳米壁，将其置于不同位置，发现了其位置变化对透射谱产生了十分有趣的调制结果。研究表明，与不加纳米壁的端耦合环形谐振器相比，加入金属纳米壁可以有选择的抑制其中某一个共振模式而让另外一个共振模式通过，因此，金属纳米壁的存在相当于一个光学开关，通过位置变化，控制不同的信号通过。此器件的特性可以应用在高密度光子集成器件与光子计算机中。关键词：环形谐振器；表面等离子体；奇模和偶模；半整数共振模；金属纳米壁；FDTD分类号：0438．2IlResear

6、chonResonanceCharacteristicsandModulationofNano-ringResonatorAbstract：SurfacePlasmonPolaritons(SPPs)，whichareelectromagneticwavespropagatingalongthemetal—dielectricinterfacewithanexponentiallydecayingfieldinbothsides，havebeenconsideredaSenergyandinformationcarrierstoovercomethediffr

7、actionlimitoflightinconventionaloptics．Inrecentyears，peoplepaycloseattentiontoSPPsbasedsubwavelengthoptics．SPPsprovideanewwayforpeopletocontrolthetransmissionoflightinthenano-metalstructure．Scientistsdesignandinvestigatevariousnewmicro-nanophotonicdevices，whichhavebroadapplicationpr

8、ospectsinfutureopto