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表面等离激元是一种沿介电材料和金属界面传播的电磁模式。它紧束缚在界面,电场强度沿着垂直界面的方向指数衰减。这种独特的局域特性使得表面等离激元在纳米器件等方面有广泛应用。然而,局域性同时使得表面等离激元对微小的缺陷非常敏感,所以散射是研究表面等离激元传播特性中非常重要的一个方面。
本文主要研究表面等离激元散射问题。论文主要内容包含以下几个方面。
第一章,首先介绍了表面等离激元的概念、基本特征、激发方法和具体应用等。然后是左手材料的相关知识。最后介绍了电磁波散射方面的基本知识。
第二章和第三章,介绍了基于麦克斯韦方程组的关于表面等离激元散射的算法。第二章为数值算法,主要是时域有限差分方法。第三章为解析算法,包括模式匹配方法、格林函数方法和模式展开方法。对以上四种方法,文中均分别介绍了其理论模型,并展示样例。
第四章,介绍了磁光效应对表面等离激元的影响,特别是利用磁场来打破系统的时间反演对称性,以完成对表面等离激元特性的调制。由于表面等离激元模式在光学异常透射中有非常重要的贡献,论文探讨了磁光效应对亚波长一维金属栅的增强透射谱的调控效果。文中对透射谱和磁场分布进行了研究,并讨论了研究的不足和下一步计划。