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随着全光器件研发技术的日渐革新,光与微纳尺度介质相互作用的研究得到了广泛关注。本文研究内容主要涉及两部分:在电介质微纳材料中提高三次谐波和在金属双缝微腔结构中调控透射光定向传播,这些研究将有利于推进高度集成的光电器件发展。 本文第一部分研究了微纳电介质材料中三次谐波产生。以往对于三次谐波的提高往往是将非线性材料放置在金属共振热点附近,但是这种方法局域电磁场的模式体积小,以及金属具有比较低的热损耗阈值,这都不利于提高三次谐波转化率。本文提出了一种低损耗非线性硅构造的微纳结构产生三次谐波。我们采用最小单元为二聚物的周期结构,让亮模和暗模相互耦合产生了Fano共振。我们在此结构中发现了两个Fano共振峰,并且每个共振频率都可以增强三次谐波。我们可以在不改变结构情况下得到不同频率的三次谐波增强。 本文第二部研究了在亚波长金属双缝微腔结构中方向可控的透射特性。我们结合双缝干涉原理,以及利用在电介质薄膜束缚表面等离子体激元并让其在左右两侧的金属壁中进行反射,通过表面等离子体反射光与直接输入的透射光进行相位匹配,输出的透射光得到了增强。我们利用XFDTD仿真软件进行三维电磁学仿真,分别探讨了覆盖电介质薄膜、增加金属反射壁及改变其高度、改变双缝的间隔距离对透射光产生的影响。结果表明在我们提出的金属双缝微腔结构中,我们仅需通过改变输入端的双缝相对相位差和输入波长,可以控制透射光传输方向。