文档介绍：分类号 学号 M201472589
学校代码 10487 密级
硕士学位论文
飞秒激光对纳米光学天线
的调控及电控超表面光开关的研究
学位申请人： 孙雅丽
学科专业： 光学工程
指导教师： 黄黎蓉 教授
答辩日期： 2017． 5． 15
I
A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering
Tuning of optical nanoantenna via
femtosecond laser and electrically
metasurface-based optical switch
Candidate : Sun Yali
Major : Optical Engeering
Supervisor : Prof. Huang Lirong
Huazhong University of Science & Technology
Wuhan 430074, P. R. China
May, 2017
II
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
III
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
摘 要
超表面是一种特殊的人造亚波长结构，通常由周期排布的纳米天线构成，可实
现对电磁波的调制，改变电磁波的传播方式，设计出一系列光学器件。纳米天线是
超表面的基本组成单元，通过对纳米天线的分析可以深入了解超表面的工作机理。
金属天线可以在共振波长处局部增强光场，而低损耗高折射率的介质天线则具有米
氏电磁共振，金属与介质形成的混合天线既可以得到场域增强，又可以具有磁共振
响应，因此混合型纳米天线具有独特的光学特性，更具研究意义。
近年来，越来越多的人致力于研究性能可调控的超表面，因为它们可用于制备
一些功能动态可调的光学器件，如光开关、调制器等。其中的调控激励一般由光、
磁、机械、电控制以及热能等方式实现。此外，纳米天线性能的调控也是研究热点，
对纳米天线的调控分为改变天线设计的被动控制和改变介质介电常数的主动控制。
本论文主要研究飞秒激光对纳米光学天线的调控及电控超表面光开关。首先我
们利用飞秒激光这种被动控制方式熔化单粒子纳米天线和双粒子纳米天线中的金属
天线，使金属天线的外形不断变化。此时混合天线的近场及远场特性均得到了明显
的调控作用，如共振频率、电场强度、频宽、Purcell 因子和能量图等。进一步的对
比研究发现，双粒子混合天线的调控效果优于单个纳米粒子的调控效果。
其次，我们还提出了两种基于超表面的