《微纳天线结构阵列红外波段光反射特性研究》毕业学术论文.doc

本科毕业设计论文 PAGE \* MERGEFORMAT33 本科毕业设计论文 题 目 微纳天线结构阵列红外波段光反射特性研究 专业名称 机械电子工程 指导教师 黎永前 毕业时间 2014年6月 设计论文 设计 论文 一、题目 微纳天线结构阵列红外波段光反射特性研究 Optical properties of nanoantenna array in infrared wavelength 二、研究主要内容 本课题来源于国家自然科学基金及航空科学基金项目研究内容。主要完成以下研究内容： 红外波段纳米天线结构的光学特性及阵列结构的透射特性研究：单个纳米天线的谐振频谱，谐振峰值波长时局部光场分布、诱导电流、磁场分布。 设计透射式纳米天线阵列，要求如下：矩形排列，T型排列，周期调节。 波长范围2.0um-10.0um；反射率大于90%，半高波带宽：1.5um 阵列天线对应的反射特性；谐振频谱半波宽度范围内的透射相位。 金属-电介质-金属多层天线结构光学特性。 研究目标及要求如下： 为设计基于纳米天线结构的光学器件提供参考数据。 提供纳米天线结构参数与光学特性之间的关系； 三、主要技术指标 技术要求见上描述。 四、进度和要求 1. 查阅资料翻译，学习仿真软件； 2. 单个矩形块天线光特性仿真； 3. 矩形排列阵列透射、反射特性； 4. 透射反射相位特性研究。 五、主要参考书及参考资料 Greffet, J., Nanoantennas for Light Emission. Science, 2005. 308(5728): p. 1561 -1563 Biagioni, P., et al., Cross Resonant Optical Antenna. Physical Review Letters, 2009. 102(25): p. 256801. Comsol 多物理场耦合仿真软件手册 学生学号__________ 学生姓名 指导教师__________ 专业负责人 摘 要 光与金属纳米结构相互作用时，可以激发很多新颖的光特性，成为纳米光学领域的一个重要研究方向。纳米光学天线利用表面等离子体共振增强近场，本文主要研究中红外波段微纳天线阵列的反射特性，对纳米天线单元结构，纳米天线矩形阵列，纳米天线T形结构在红外波段的透反射特性进行了仿真分析。主要开展的工作如下： 仿真分析纳米天线单元结构的光学特性。研究了单元结构尺寸对其反射频谱特性的影响。对于单元结构，Ex偏振的情况下，在2μm左右增加矩形块长度会使反射峰值增大，反射峰出现位置后移，改变矩形块宽度和高度对反射峰值影响不大。 通过改变纳米天线矩形阵列中矩形块的尺寸结构，得出反射频谱与尺寸变化的规律。在纳米天线矩形阵列当中，在Ex偏振的情况下，在2μm左右逐渐增加矩形块长度使反射峰值增加，反射峰出现位置后移，反射峰宽度也变宽；在0.5μm左右增加矩形块宽度会使反射峰值增大，但反射峰出现位置没有明显变化；改变矩形块高度没有明显规律。在Ey偏振下，改变矩形块长宽对反射曲线几乎没有影响，在0.5μm左右增加矩形块宽度会使反射峰值增加，反射峰出现位置后移。 研究纳米天线阵列结构与纳米天线单元的表面电磁场近场强度分布。发现纳米天线阵列结构与纳米天线结构的电磁场分布在结构表面的位置基本相同，但阵列结构场强度是单元结构的数倍。 本论文从微观角度出发，研究了纳米天线阵列结构与单元结构内部电磁场分布，分析其宏观光学特性的产生机理。 关键词：纳米天线阵列，增强反射，有限元法，电磁场分布 ABSTRACT Light and metal nano structure interaction, can inspire a lot of novel optical properties, becoming an important research direction in the field of nano optics. Nano optical antenna using surface plasmon resonance enhanced near field, in this paper the characteristics of reflection infrared micro nano antenna array, the nano antenna unit structure, nano antenna in a rectangular array, nano antenn