3  纳米天线阵列单元各参数变化对电磁分布的影响 12

3。1 阵列单元数目对电磁分布的影响 13

3。2 阵列单元的形状对电磁分布的影响 14

3。3  阵列单元的尺寸大小对电磁分布的影响 16

3。4  阵列单元的间距对电磁分布的影响 17

3。5 阵列单元的材料对电磁分布的影响 18

4  总结 19

致  谢 21

参考文献 22

1  绪论

1。1  研究背景和意义

近期，美国的科学家发现了一种天线，这种天线能够灵敏的捕获光信号。这一重大发现使得人们对光的调制不再是梦想，有利于用制造出更多的光电设备，光传输电信号，和太阳光接收机，用于高效的将光能转化为电能的设备。天线的作用是接收或者发射电磁波，当天线作为一个发射装置时，能够把传输线上传导的导行波变换成在自由空间中传播的电磁波，当作为接一个收装置时，能够将自由空间中的电磁波转化为导行波[1]。我们所知的天线一般都是用来接收和发射电磁波的，都是在微波领域内的天线，它已经广泛的应用了许多年，例如雷达、卫星、电视、车载、手机、广播等无线电通信和多媒体等方面。光波是一种高频率的电磁波，因此，传输这种电磁波的天线必须很小，需达到纳米级。纳米级天线利用表面等离激元的产生，实现了在光学波段传播场与局域场之间的转换，这种特性与微波天线的性质非常相似[2]。论文网

自由电子在光波与金属中的耦合效应可以激发许多独特的金属材料的光学性质。当在金属和电介质界面的光的波作用，金属表面会产生表面等离子体激元。由于表面等离子体激元的产生，入射光波的电磁分布被局限在非常小的空间范围，同时表面电磁场的强度具有明显的增强[3]。表面等离子体的特性满足要求的光电设备的微型化、高集成，并在光学领域应用方面显示出很大的潜力。表面等离子体极化可以超越衍射的界限，可以用来解决很多光和电的问题，包括超分辨率光刻技术、远场成像光学镜头、高灵敏度生物监测和新光源。2003年,K。B。斯坦福大学牧杖团队生产微米尺度金属薄膜阵列,通过研究阵列结构的光学性质[3]。研究人员发现，红外波段激光的结构有很强的增强光束效果。增强光束特性类似于微波天线的功能和结构的工作频带在光学波段，因此命名为光学天线。光学天线的电磁场分布主要在金属表面。这种现象主要是由于表面等离子体的产生。表面等离子体光学性质有很大程度地影响电磁波在金属纳米光学天线上的分布，所以可以通过改变天线的结构和参数来改变表面等离子体的属性。这种办法可实现对光的控制和调制，广泛的应用于新型光电器件的研发和制造[4]。光学天线广泛用于各种近场探测和近场增强，并成为光学和 纳米光子学研究的一个热点。纳米天线阵列包括介质纳米天线阵列与金属纳米天线阵列，其中金属纳米天线阵列较为热门，制作阵列单元的材料也通常为金、银、铜这三种。纳米天线单元阵列的单元形状可为球体、正方体、求柱体、螺旋线形等结构，其中球形、球柱体较为普遍。金属纳米天线阵列由纳米级大小的金属颗粒阵列单元构成，常见的金属阵列单元结构多数为振子的结构[5]。