太赫兹波对金属共振环的透射和吸收特性的影响

论文摘要

本文利用时域光谱系统研究了太赫兹波段内金属共振环结构的透射和吸收特性,对共振吸收现象进行了较系统的探讨,对影响共振峰位置的因素进行了较细致的比较。太赫兹辐射照射到金属共振环结构表面时,电矢量与磁矢量会使共振环产生电响应与磁响应,造成特定频率的透射和吸收现象。共振环自身具有特定的固有频率,所以也会产生固有频率的吸收。本文主要研究了太赫兹电波矢与磁波矢对共振环结构透射及吸收特性的影响。具体工作如下:(1)改变狭缝的放置方向,研究不同传播模式下的太赫兹透射和吸收特性;(2)改变太赫兹电波矢与样品平面的角度,研究结构透射和吸收情况的变化;(3)改变太赫兹磁波矢与样品平面的角度,研究磁波矢对结构的影响。(4)研究激励光对共振环基底的影响。得到的结论主要有:(1)金属共振环结构具有各向异性特性。狭缝的放置方向决定了太赫兹波在样品内的传播模式;(2)电波矢的改变会造成不同的偶极振荡模式,从而影响吸收位置;而金属共振环结构的固有频率只与结构的尺寸有关,不受传播模式的影响;(3)垂直于样品平面的磁波矢会造成共振环的磁响应现象,使吸收强度增加;磁波矢在样品面内的减小也造成了共振环透射峰的频移。(4)在激励光的作用下,共振环结构的谐振性相应减弱;而半导体的载流子浓度直接影响了它对激励光的敏感性。本文的创新点在于:在研究太赫兹电磁场对共振环透射影响的过程中,我们发现改变电波矢会导致透射能量发生频移,并对此现象进行了理论解释;而磁波矢的变化会造成透射峰频率的变化。本文探讨了太赫兹电磁场对共振环结构共振特性的影响,为太赫兹相关器件的制备提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 论文研究背景
• 1.1.1 表面等离子体简介
• 1.1.2 具有周期结构的金属丝的电磁响应现象
• 1.1.3 金属共振环结构的LC振荡与偶极振荡
• 1.1.4 金属共振环间的电磁耦合现象
• 1.2 课题引入及研究意义
• 1.3 论文的创新点
• 第二章 太赫兹辐射基本理论
• 2.1 太赫兹辐射简介
• 2.2 太赫兹波的传输
• 2.3 太赫兹波的产生和探测技术
• 2.3.1 太赫兹波的产生
• 2.3.2 太赫兹波的探测技术
• 2.4 太赫兹时域光谱技术（THz－TDS）
• 2.5 太赫兹波的应用
• 第三章 金属共振环的太赫兹吸收特性
• 3.1 理论依据
• 3.2 实验系统介绍
• 3.3 实验样品
• 3.4 数据处理
• 3.5 单环样品在太赫兹波段的电磁响应特性
• 3.5.1 单环样品的电响应特性
• 3.5.2 单环样品的磁响应特性
• 3.5.3 实验小结
• 3.6 双环样品在太赫兹波段的电磁响应特性
• 3.6.1 双环样品的电响应特性
• 3.6.2 双环样品的磁响应特性
• 3.6.3 实验小结
• 3.7 半导体基底的研究
• 3.7.1 激励光对金属共振环的影响
• 3.7.2 激励光对GaAs孔阵列的影响
• 3.7.3 实验小结
• 第四章 结论
• 4.1 结论
• 4.2 今后的工作
• 参考文献
• 发表文章
• 致谢