手性表面等离子波导模式及衍生器件特性

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1、硕士学位论文手性表面等离子波导模式及衍生器件特性THECHARACTERISTICSOFCHIRALSURFACEPLASMONWAVEGUIDEMODEANDDERIVATIVEDEVICES吴昱哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O438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手性表面等离子波导模式及衍生器件特性硕士研究生：吴昱导师：李俊庆教授申请学位：理学硕士学科：物理学所在单位：物理系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O438U.D.C:535Diss

2、ertationfortheMasterDegreeinScienceTHECHARACTERISTICSOFCHIRALSURFACEPLASMONWAVEGUIDEMODEANDDERIVATIVEDEVICESCandidate：WuYuSupervisor：Prof.LiJunqingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：PhysicsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：June,2018Degree-Conferrin

3、g-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要目前，网络在我们的日常生活中扮演着重要的角色。网络的高速发展对信息容量和分配速率提出更高的要求。尽管对于单芯光纤来讲，其容量已经达到惊人的100Tb/s程度，但仍然需要基于新材料、新结构和新机制来探索新型的波导和衍生器件。作为一种新机制，表面等离子激元(SPPs)效应由于其可以突破衍射极限引起了人们的极大关注，由此出现了一系列新型波导器件。从另一方面来说，手性介质作为一种新型材料可以结合SPPs效应，进而衍生出新的一类波导和衍生器

4、件。本论文正是致力于该方向的研究，我们希望在这个领域做出我们自己的贡献。本文使用有限元方法模拟光在手性表面等离子（SP）波导中的行为，推导了适于手性介质的基于有限元方法的基本方程，按照等离子体波导的不同结构，包括金属-手性介质-金属波导（MCM）和手性介质-金属-手性介质（CMC）平板波导及衍生的梳状波导，V型脊和槽状波导，以及介电装填的手性SP波导，研究了包括模式特性、色散关系等方面波导的物理特性。并且设计了两种SP波导器件，包括全光二极管和纳米结构偏振转换器。研究表明，手性在一定程度上可以提升光通过SP波导的性能。比较非手性情况，手性可以调

5、控场的各分量的分布以及偏振分布、有效折射率、场束缚性等。波长、波导尺寸等因素对手性调控偏振分布存在影响。关键词：手性；SP波导及衍生器件；有限元法；模式；偏振-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractCurrently,thenetworkplaysveryimportantrolesinourdailylife.Itsfastdevelopmentputforwardincreasingdemandonthecapacityandthedistributionspeedofinformation.Althoughthecapacit

6、yhavealreadyreachedasurprisingdegreeof100Tb/sforthesingle-corefiber,thereisstillneedstoexplorenewkindsofwaveguideanditsderivativedevicesbasedonthenovelmaterials,structuresandmechanism.Asanewmechanism,theeffectofsurfaceplasmonpolaritons(SPPs)attractsmuchattentionduetoitsabili

7、tytobreakthroughthediffractionlimit,fromwhichaseriesofnovelwaveguidedevicesappeared.Fromanotheraspect,thechiralmedium,asanewsortofmaterial,canmakecooperationwithSPPsandderivenewkindsofwaveguideandderivativedevices.Thisthesisjustdevotetothisdirectionandhopetomakeourowncontrib

8、utioninthisfield.Inthisthesis,thefiniteelementmethod(FEM)isusedtosimulateth