亚波长金属光栅的光学特性研究.doc

摘要：亚波长金属光栅指的是光栅的特征尺寸入射光波长的一种光学元件。因为传统光栅的透射率和消光比较低，而亚波长金属光栅因其易集成，体积小等优点，对光栅的各项光学性都有了很大的改进，在现代科学研究和工程应用中占据越来越重要的地位，深受广大研究者的青睐。

本论文基于FDTD法，通过软件COMSOL研究了亚波长金属光栅的几何结构参数变化对于金属光栅的光学特性影响，以及通过S参数计算得到吸收光谱。我们发现，改变金属的高度，金属光栅的吸收率波动较大，吸收峰的波长随着高度增大而呈现线型红移的趋势。随着周期的变化，规律不太明显。根据两个特殊点的波长的近场分布研究，得到暗中空光场和等离激元驻波模式的图像，并且分析得到这两种模式索要满足的条件，对亚波长金属光栅的光学特性改进起到了参考作用。

关键词:亚波长金属光栅；FDTD；COMSOL

目录

摘要

Abstact

一、绪论-1

1.1光栅简介-1

1.1.1光栅的概念和分类-1

1.1.2光栅的基本原理-2

1.2光栅的特性及应用-3

1.2.1光栅方程-3

1.2.2光栅的基本特性-3

1.2.3光栅的应用-4

1.3亚波长光栅介绍-6

1.3.1亚波长光栅研究背景-6

1.3.2亚波长光栅的特点-7

1.3.3亚波长光栅的研究进程-7

1.3.3.1单层结构转化到多层结构-8

1.3.3.2 一维结构转化为多维结构-8

1.3.3.3 理论转化为实际-9

1.4光谱特性数值计算法-9

1.4.1时域有限差分法-9

1.4.1.1 二维情况下的Maxwell方程-10

二、亚波长金属光栅的光谱特性研究-13

2.1 COMSOL 简介-13

2.2  金属光栅高度h的变化对吸收谱的影响-14

2.3 光栅周期的变化对吸收谱的影响  -18

2.3.1 W不变，改变d-18

2.4金属光栅的光谱特性及近场强度分析-19

三、 总结与展望-22

参 考 文 献-23

致 谢-26