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纳米光子学将纳米材料和纳米结构的发展与光子学结合起来,通过入射光与金属纳米材料和纳米结构之间的作用,实现对光的操控,从而应用到各类光学器件的设计中。本文采用二维及三维有限元法、严格耦合波分析方法研究了非对称金属纳米材料的等离子体特性。 本论文研究内容和主要创新点有以下几个部分: (1)研究了非对称亚波长金属光栅的异常和多宽带光传输现象。结果表明,非对称光栅结构会出现多波段的异常光传输现象,显示出有辐射模和暗模的出现,并且有接近于零的光透射现象。采用干涉效应解释了这些现象。 (2)研究了由非对称半径及间距组成的银纳米线三、四、五聚体的等离子体共振以及异常的电场分布现象。结果显示,非对称银纳米线三聚体中出现了级联效应,并且有非对称线形产生。电荷分布显示非对称银纳米线三聚体中存在暗模和亮模。解释了级联效应产生及抑制的机理。非对称四聚体、五聚体的半径比例的变化对模拟结果产生较明显的影响。 (3)研究了非中心对称盘-环纳米结构的等离子体特性。发现,亮模和暗模的干涉产生了非对称的线形。环境和基底材料的介电常数会使谱线产生移动。利用谱线中对应的共振峰的移动,计算了不同的电介质及基底材料时的品质因数。这为非中心对称盘-环纳米结构应用于光学传感领域提供了理论基础。 (4)研究了Au-Ag异型二聚体的等离子体特性。发现,谱线中出现非对称的法诺线形,认为这种法诺共振是由Ag纳米球的离散型的局域表面等离子体共振和Au纳米粒子连续型的带间跃迁之间的近场耦合造成的。在Ag表面加一层SiO2膜后会产生较明显的近场增强,从而在谱线中出现的非对称的法诺线形较无SiO2膜时更为明显。