光学微谐振腔理论与仿真研究——亚波长结构薄膜的光学透射特性研究

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发表于 2023-9-24 08:13:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
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雅宝题库答案
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雅宝题库解析:
光学谐振腔主要应用在半导体激光器等集成光源器件中。在谐振腔的端面等处引入一定的亚波长特殊结构,可以对出射光束的空间、偏振等特性进行改变和控制。本文的研究主要针对亚波长的金属薄膜结构的透射特性的仿真研究展开。鉴于衍射极限的存在,本文首先从理论上介绍了表面等离子体克服衍射极限的机理,作为亚波长结构光透射的理论基础。同时将电磁场理论的时域有限差分(Finite Difference Time domain,FDTD)数值计算方法应用到表面的亚波长结构中,模拟了光波和亚波长介质结构相互作用的情况,优化了透射光的能量分布。相关工作和结果如下:1、利用FDTD方法分析了980nm波长的光通过二维亚波长金属光栅结构的透射特性。仿真表明,调整光栅中心亚波长孔径宽度、深度与光栅高度的大小可以实现对980nm波长光的透射增强效应。当光栅的孔径宽度为300nm,深度600nm,光栅高度为100nm时,该二维亚波长光栅结构对980nm波长的光存在明显的透射增强效应。2、利用FDTD方法分析了980nm波长的光通过三维亚波长牛顿环结构的透射特性。仿真表明,光透射效果与牛顿环中心亚波长孔径无关。三阶圆环牛顿环结构的透射能量比单圆环的结构高很多,并且三阶圆环透射能量集中在近场圆心处,圆环的空隙宽度与介质层厚度都会影响光透射能量。在介质层厚度取500nm,空隙宽度等于100nm时,透射能量达到最大。这种亚波长结构的透射聚焦效应可以用表面等离子体效应进行解释。本文通过对二维亚波长光栅结构与三维亚波长牛顿环结构的透射特性研究,优化了光学谐振腔端面的结构参数,为设计新型小型化光学器件提供了新的研究思路。





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