利用FDTD對有限金屬狹縫陣列結構船身行為的分析研究.pdf

1、自從1998年Ebbesen首次報道亞波長金屬圓孔陣列對光波具有增強透射現象以來，大量的研究工作致力于探索其中蘊藏的豐富物理內涵，并希望借助于特殊結構設計對光波在納米尺度范圍內進行有效操控。研究結構表明：金屬亞波長結構不僅可以獲得透射光束在頻譜強度上的異常增加，而且可以實現透射光束在空間上的準直聚焦，其中的物理機制與金屬結構表面等離子體激元(Surface Plasma Polaritons-SPPs)的產生密切相關。盡管如此，目前這些

2、研究大都集中在無限周期結構和單元隔層厚度較大的情況，通常忽略了結構邊界效應和傳輸過程中各單元之間電磁波的相互耦合過程。
　　 本文基于Matlab語言編寫了二維時域有限差分(FDTD)算法程序，并通過大量的數值模擬分析研究了金屬亞波長狹縫陣列結構在單元數目有限及其隔層厚度超薄的情況下對入射光波的異常透射特性。主要結論如下：⑴通過模擬透射光束在頻域內的光譜分布曲線，我們發(fā)現對于有限數目和超薄隔層的周期性金屬狹縫陣列結構，其光譜透射

3、率在特定波長位置處出現明顯的凹陷現象，也即此時該結構對光波透射具有一定的抑制作用。不僅如此，光譜凹陷特性還隨狹縫厚度、長度和寬度等結構參數發(fā)生變化。模擬分析表明，透射光譜凹陷對應于磁場分布在不同狹縫間的位相躍變過程，其物理機制來源于結構邊界效應和相鄰狹縫內電磁場耦合的共同作用。⑵通過仿真模擬透射光束在空域內的二維分布圖像，我們發(fā)現在有限數目和超薄隔層的情況下，無論是周期性還是具有空間啁啾的金屬狹縫陣列結構均可以實現對入射光波在近場區(qū)域內