光学超材料对黄光波段磁偶极子辐射提高的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chinadyh
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
超材料(Metamaterial)是一种由单位周期性排列形成的具有特殊电磁性能的人工合成材料。通过设计不同的单位结构形貌和尺寸参数,调节超材料的有效介电常数和磁导率的相互关系,即可实现诸如负折射等超自然现象。磁性超材料在某些频段可以使得结构的等效磁导率不为单位1,这主要是由于其在此频率具有一定的磁谐振效应。根据Purcell效应和费米黄金定律,磁谐振特性会引起周围光子态密度的改变,对此空间附近偶极子跃迁效率具有一定的影响。本文基于磁性超材料结构的谐振理论,利用有限元模拟软件对三明治光栅超材料影响磁偶极子自发辐射进行研究,并实验合成了具有磁偶极子跃迁的无机和有机稀土发光物。模拟上利用数值模拟方法设计了Ag-Al2O3-Ag的三明治光栅超材料结构,对TE模式和TM模式下该超材料结构的电磁谐振位置、强度进行了研究,论证了TM模式入射场可在三明治结构介质层中形成强烈的磁谐振热点;通过对结构的几何参数采取单一变量的方式研究其对磁谐振效应的影响,优化结构尺寸,证实了结构宽度为调控磁响应的决定性因素,并获得了在590nm附近80倍的磁场增强效果;通过文献结果复现确定了计算Purcell因子和辐射增强因子的基本方法,利用此方法得出,在590 nm附近的磁谐振的作用下磁偶极子Purcell因子和辐射增强因子分别达到175倍和90倍,这在目前的可见光波段的磁偶极子辐射增强是从未达到的;通过改变结构宽度和磁偶极子的设置位置,证明了磁偶极子辐射增强对于三明治光栅结构的尺寸和空间的不敏感性,同时验证了三明治结构的制备形状误差对偶极子辐射影响较小。实验上通过燃烧合成法制备出在无机稀土发光物Y2O3:Eu3+,通过320nm激光激发得到其在590 nm附近的磁偶极子跃迁峰;利用加热浓缩法合成有机稀土配合物Eu(HFA)3,相比无机物而言,其磁偶极子辐射谱线同样位于590 nm附近且频谱更宽。最后根据三明治结构的尺寸和结构特点,设计了刻蚀法和剥离法两种微纳加工的基本流程。
其他文献
近年来,随着褐藻胶在印染、食品、医药、化工和农业等领域的广泛应用,我国对褐藻胶的需要日益增加,因此褐藻胶的产量和生产规模不断扩大。而褐藻胶在生产的过程中产生大量的高浓
由丙烯酸酯类单体通过共聚反应合成的丙烯酸酯涂料具有良好的保光性、保色性、快干性、耐热性、耐腐蚀性,在电子产品的外涂饰包装市场占有很大的市场份额,此外在轻工、仪器仪
城市污水处理厂出水具有水量大、水质稳定的特点,是理想的第二水资源,经过深度处理后可以达到同用标准。桂林市第四污水处理厂出水中COD、BOD、氨氮和总磷的浓度分别为10.30~39.
近年来,我国城镇污水处理量快速增长,污泥产量也随之急速增加,每年的污泥产量已突破4300万t。污泥处理处置压力不断增大,其资源化利用也成为研究热点。我国新环保法和水污染防治行动计划均强调了污泥处理处置的重要性,污泥堆肥及其后续利用是一种污泥资源化处理处置方式,但二次污染问题限制了其广泛应用。污泥堆肥施入土壤后会增加重金属含量,同时,污泥堆肥对土壤温室气体排放的影响也不容忽视。目前关于污泥堆肥及其后
学位
金刚石刀具有极高的硬度和耐磨性,经刃磨后,刃部的粗糙度值小,同时金刚石刀具切削时,摩擦系数低,导热效率高,切削时不易发生黏刀,加工表面质量优秀,积屑不易团聚等优异性能,