基于表面等离子体波导的谐振腔设计.doc
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基于表面等离子体波导的谐振腔设计,resonator design based on surface plasmon waveguide11700字 29页摘要 在文中，我们设计了一种基于表面等离子体金属-介质-金属直波导的高品质因数光学微谐振腔。此谐振腔利用直波导中的零群速度导模，对振荡光波在微腔两个端面上的辐射损耗进...
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基于表面等离子体波导的谐振腔设计
Resonator Design Based On Surface Plasmon Waveguide
11700字 29页
摘要 在文中，我们设计了一种基于表面等离子体金属-介质-金属直波导的高品质因数光学微谐振腔。此谐振腔利用直波导中的零群速度导模，对振荡光波在微腔两个端面上的辐射损耗进行了有效的抑制，其所得的品质因数可以达到很高。因此结果对于等离子体微腔的发展与应用具有积极的意义；其次对谐振腔的设计原理与方案进行了分析讨论，直波导中的零群速度导模所具有的超慢群速度可以增加光波在谐振腔中往返一次的传播时间，同时此超慢群速度还可以减少光波每次在边界反射时产生的能量损耗。由此直波导改造而成的谐振腔可以获得非常高的品质因数。接下来文章描述了谐振腔的结构与金属材料的模型；并对谐振腔进行了基于时域有限差分方法的仿真实验。实验结果与理论分析之间具有良好的一致性，直波导的零群速度导模给谐振腔的品质因数带来了很大的提升，得出当谐振腔的长度逐渐增大时，共振模的共振频率将随之逐渐收敛到零群速度频率点上。
关键词 表面等离子体 光学微腔 共振频率 FDTD
Resonator Design Based On Surface Plasmon Waveguide
Abstract：As it is shown in the article，we design a micro-resonator which based on straight waveguide of surface plasmon with high quality factor .This resonator equipped with zero group velocity guide model which can reduce the radiation losses of the oscillation light in both end surface of the micro-cavities,so we can get a high quality factor.As a result it makes a great difference for the development and the apply of microcavity plasma.Futher more , the design principle and programs cavity is disscused that the group speed of stright wave guide can reduce the energy loss caused by boundary reflection.So ,to get high quality factor ，we can use the resonator improved by stright waveguide.Then the article discribed the model structure and metal cavity.Also some related simulation.The consequence of the simulation is exactly correspond to the theory.the zero group guide model promote a lot advances to the quality factor,and we also see that as the resonator get longer. The resonant frequency of the resonant mode gradually converge to zero group velocity frequency .
Keywords: Surface Plasmon ,Optical Microcavity, Resonance Frequency,FDTD
目录
第一章 简介 1
1.1发展历程 1
1.2 MIM表面等离子体 2
1.3谐振腔 4
第二章 设计过程 6
2.1 超慢群速度的形成 6
2.2 MIM中波的传输模式 7
2.3 品质因数的求解 7
2.4 表面等离子体的色散关系 8
2.5 微腔设计 10
第三章 数值模拟 11
3.1 软件简介 11
3.2结构模拟 12
第四章 数据分析 18
4.1 远场场强分布 18
4.2 Q值的变化 19
结论 20
致谢 21
参考文献 22
附录： 24
Resonator Design Based On Surface Plasmon Waveguide
11700字 29页
摘要 在文中，我们设计了一种基于表面等离子体金属-介质-金属直波导的高品质因数光学微谐振腔。此谐振腔利用直波导中的零群速度导模，对振荡光波在微腔两个端面上的辐射损耗进行了有效的抑制，其所得的品质因数可以达到很高。因此结果对于等离子体微腔的发展与应用具有积极的意义；其次对谐振腔的设计原理与方案进行了分析讨论，直波导中的零群速度导模所具有的超慢群速度可以增加光波在谐振腔中往返一次的传播时间，同时此超慢群速度还可以减少光波每次在边界反射时产生的能量损耗。由此直波导改造而成的谐振腔可以获得非常高的品质因数。接下来文章描述了谐振腔的结构与金属材料的模型；并对谐振腔进行了基于时域有限差分方法的仿真实验。实验结果与理论分析之间具有良好的一致性，直波导的零群速度导模给谐振腔的品质因数带来了很大的提升，得出当谐振腔的长度逐渐增大时，共振模的共振频率将随之逐渐收敛到零群速度频率点上。
关键词 表面等离子体 光学微腔 共振频率 FDTD
Resonator Design Based On Surface Plasmon Waveguide
Abstract：As it is shown in the article，we design a micro-resonator which based on straight waveguide of surface plasmon with high quality factor .This resonator equipped with zero group velocity guide model which can reduce the radiation losses of the oscillation light in both end surface of the micro-cavities,so we can get a high quality factor.As a result it makes a great difference for the development and the apply of microcavity plasma.Futher more , the design principle and programs cavity is disscused that the group speed of stright wave guide can reduce the energy loss caused by boundary reflection.So ,to get high quality factor ，we can use the resonator improved by stright waveguide.Then the article discribed the model structure and metal cavity.Also some related simulation.The consequence of the simulation is exactly correspond to the theory.the zero group guide model promote a lot advances to the quality factor,and we also see that as the resonator get longer. The resonant frequency of the resonant mode gradually converge to zero group velocity frequency .
Keywords: Surface Plasmon ,Optical Microcavity, Resonance Frequency,FDTD
目录
第一章 简介 1
1.1发展历程 1
1.2 MIM表面等离子体 2
1.3谐振腔 4
第二章 设计过程 6
2.1 超慢群速度的形成 6
2.2 MIM中波的传输模式 7
2.3 品质因数的求解 7
2.4 表面等离子体的色散关系 8
2.5 微腔设计 10
第三章 数值模拟 11
3.1 软件简介 11
3.2结构模拟 12
第四章 数据分析 18
4.1 远场场强分布 18
4.2 Q值的变化 19
结论 20
致谢 21
参考文献 22
附录： 24
