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基于类表面等离子体激元的矩形金属光栅色散特性的研究

刘永强 孔令宝 杜朝海 刘濮鲲

基于类表面等离子体激元的矩形金属光栅色散特性的研究

刘永强, 孔令宝, 杜朝海, 刘濮鲲
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  • 等离子体激元(surface plasmon polaritons, SPP)因其独特的光学和物理特性, 使其具有诸如透射增强和局域共振等一系列新颖现象, 已成为当前国内外学者研究的热点. 本文对基于类表面等离子体激元(Spoof Surface Plasmons, SSP)的矩形金属光栅色散特性和模式分布进行了研究. 利用本征函数法并结合场匹配条件, 获得了矩形栅表面SSP的场表达式、色散关系和模式分布, 并通过电磁仿真进行了验证. 在此基础上分析了矩形栅各参数对SSP色散及模式分布的影响, 研究结果表明: 由本征函数法获得的SSP色散特性与仿真结果基本符合; 增大金属栅高度或减小排列周期能减小SSP的相速度; 而增大金属栅周期占空比能在一定程度上拓展SSP与电子束互作用的带宽; 改变金属盖板高度对慢波SSP色散模式基本没有影响; 减小金属栅侧面宽度能增大模式之间的间隔, 从而能有效避免模式竞争的发生. 本文对基于SSP的矩形金属光栅色散特性的研究将为进一步研究SSP与电子束的相互作用, 形成高效、宽带的新型太赫兹源奠定良好的理论基础.
      通信作者: 刘濮鲲, pkliu@pku.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61471007)和中国博士后科学基金(批准号: 2014M560019)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-01-23
  • 修回日期:  2015-04-05
  • 刊出日期:  2015-09-05

基于类表面等离子体激元的矩形金属光栅色散特性的研究

  • 1. 北京大学信息科学技术学院, 北京 100871
  • 通信作者: 刘濮鲲, pkliu@pku.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61471007)和中国博士后科学基金(批准号: 2014M560019)资助的课题.

摘要: 等离子体激元(surface plasmon polaritons, SPP)因其独特的光学和物理特性, 使其具有诸如透射增强和局域共振等一系列新颖现象, 已成为当前国内外学者研究的热点. 本文对基于类表面等离子体激元(Spoof Surface Plasmons, SSP)的矩形金属光栅色散特性和模式分布进行了研究. 利用本征函数法并结合场匹配条件, 获得了矩形栅表面SSP的场表达式、色散关系和模式分布, 并通过电磁仿真进行了验证. 在此基础上分析了矩形栅各参数对SSP色散及模式分布的影响, 研究结果表明: 由本征函数法获得的SSP色散特性与仿真结果基本符合; 增大金属栅高度或减小排列周期能减小SSP的相速度; 而增大金属栅周期占空比能在一定程度上拓展SSP与电子束互作用的带宽; 改变金属盖板高度对慢波SSP色散模式基本没有影响; 减小金属栅侧面宽度能增大模式之间的间隔, 从而能有效避免模式竞争的发生. 本文对基于SSP的矩形金属光栅色散特性的研究将为进一步研究SSP与电子束的相互作用, 形成高效、宽带的新型太赫兹源奠定良好的理论基础.

English Abstract

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