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对于等离子体表面等离子体的光子操控技术在半导体激光器中的运用毕业设计论文模板
.07nm,快轴发散角以36°优化到17.6°,慢轴发散角以7.3°优化到2.7°。4.设计并计算了高出光功率室温工作的808nm表面等离子体激光光源。该光源综合了单边布拉格反射波导半导体激光器和Otto组态,使得器件能够提供高功率的808nm的表面等离子体近场激光光源,并且在室温电泵浦状况下工作,出光功率可达毫瓦量级,远高于一般的表面等离子
摘要:表面等离子体可从将光子局限在金属表面附近传输,以而突破衍射极限,在亚波长乃至纳米尺度上对光子进行操纵,因而在生物、化学检测,纳米光刻,数据存储,芯片互联,太阳能电池,光束整形等诸多方面存在广阔的运用领域。本文主要探讨了在半导体激光器中使用表面等离子体对光子进行操纵,以而对光学方式、出光模式和光束发散角等进行调制。本文的主要探讨成果和内容有:1.探讨了光栅结构对表面等离子体的耦合条件,给出了在周期500nm的Au-SiO2光栅中,当填充因子达到95%的时候,766nm波长耦合成为表面等离子体的效率高达94%从上,而这一波段主要运用于太阳能电池领域,对提升光伏器件的光子吸收率和光伏材料的使用率有重要作用。2.发现了在光栅结构中存在非对称透射现象,这一现象主要是由于入射光方向不同造成的表面等离子体耦合效率不同,以而对透射光产生影响。特别给出了在周期500nm的Au-SiO2光栅中,波长在555nm和766nm之间,入射光正向和反向入射时透射率不同,有着着显著的非对称透射现象,尤其在填充因子为0.7的状况下,波长在565nm和589nm之间只有单向透射。这一现象违背了经典的膜系透射定理,对制作真正作用上的单向镜、光学逻辑回路等方面存在重要作用。3.在940nm的半导体激光器上制作了顶部耦合的金属光栅,通过光栅的调制和表面等离子体对光学方式的影响达到选模的目的,以而窄化出射光谱线宽,优化光束质量。实验表明,940nm波长的半导体激光器出光功率达到700mW,出射光谱线宽窄化至0.07nm,快轴发散角以36°优化到17.6°,慢轴发散角以7.3°优化到2.7°。4.设计并计算了高出光功率室温工作的808nm表面等离子体激光光源。该光源综合了单边布拉格反射波导半导体激光器和Otto组态,使得器件能够提供高功率的808nm的表面等离子体近场激光光源,并且在室温电泵浦状况下工作,出光功率可达毫瓦量级,远高于一般的表面等离子体激光光源提供的纳瓦量级的激光。5.设计并优化了针对808nm波长双瓣布拉格反射波导激光器的腔面结构,应用双光栅结构和表面等离子体实现透射增强和光束质量优化,使得远场发散角由原来的双瓣结构融合为单瓣,并且快轴发散角也由原来的每瓣22.2°优化到6.1°,大大提高了光束质量。 关键词:表面等离子体论文 光栅论文 半导体激光论文
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    摘要5-7

    Abstract7-9

    目录9-11

    第1章 绪论11-29

    1.1 表面等离子体的探讨历史和运用11-15

    1.2 表面等离子体在激光器中的运用探讨发展15-24

    1.3 表面等离子体在激光光束调制方面的探讨发展24-26

    1.4 论文的主要内容和论文结构安排26-29

    第2章 表面等离子体的基本论述29-45

    2.1 金属的折射率模型29-34

    2.2 表面等离子体在麦克斯韦方程组中的解34-38

    2.3 表面等离子体的光学激发38-41

    2.4 表面等离子体的特称长度41-44

    2.5 本章小结44-45

    第3章 数值模拟的基本算法45-65

    3.1 传输矩阵法(Transfer matrix method)45-50

    3.2 有限时域差分法(Finite-Difference Time-Domain method)50-63

    3.3 本章小结63-65

    第4章 金属光栅中表面等离子体的运用65-99

    4.1 光栅的耦合方式论述65-69

    4.2 表面等离子体在金属光栅结构中的运用69-71

    4.3 金属光栅中光子耦合成为表面等离子的条件71-81

    4.4 金属光栅的非对称透射现象81-87

    4.5 顶部耦合二阶金属光栅 940nm 波长半导体激光器87-96

    4.6 本章小结96-99

    第5章 表面等离子体在布拉格反射波导激光器中的运用99-133

    5.1 布拉格反射波导激光器介绍99-112

    5.2 表面等离子体在单边布拉格反射波导激光器中的运用112-122

    5.3 表面等离子体在双边布拉格反射波导激光器中的运用122-131

    5.4 本章小结131-133

    第6章 结论133-135

    参考文献135-143

    在学期间学术成果状况143-145

    指导教师及作者介绍145-147

    致谢147

布拉格反射波导激光器中的运用99-1335.1 布拉格反射波导激光器介绍99-1125.2 表面等离子体在单边布拉格反射波导激光器中的运用112-1225.3 表面等离子体在双边布拉格反射波导激光器中的运用122-1315.4 本章小结131-133第6章 结论133-135参考文献135-143在学期间学术成果状况143-145指导教师及作者介绍145-147致谢147        

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