电磁波在高密度等离子体微柱腔体结构中的新传输模式

超高声速飞行器再入过程中会因为等离子体鞘层而产生通信中断,俗称"黑障".近些年人们针对黑障通信的研究虽取得了一些成果,但仍然没能从根本上解决问题.本文从电磁波在高密度等离子体柱中的传输机理研究出发,借鉴二维光子晶体和表面波局域耦合相关理论,设计出了一种新型的等离子体微柱腔体结构,在这种特殊结构下L和S波段的电磁波在某些频段内出现了不同寻常的传输现象,即从高密度等离子体柱的内部穿过.这种新结构下的传输模式将为黑障通讯研究提供新的技术途径和方法.     

稍不均匀电场中低气压击穿的起始路径研究

稍不均匀电场间隙的起始击穿路径问题对于气体放电触发以及电极表面削蚀有重要意义.为研究低气压击穿工况中起始路径的位置规律,本文建立了一种基于蒙特卡罗碰撞模型与电子运动轨迹假设相结合的路径判断模型(determination of the critical path模型, DCP模型),并以2种电极装置的击穿试验来验证DCP模型的正确性.通过负电极表面的痕迹捕捉和击穿电压的测量可以分别验证DCP模型对起始击穿路径和击穿电压的计算能力.根据试验结果,起始击穿路径在不同压强或流率下会发生转移,且转移趋势与计算结果相符;同时, DCP模型对击穿电压的计算误差不超过7.9%,可初步验证DCP模型的计算精度.在此基础上,利用DCP模型对其他4种典型的电极装置进行数值计算,发现全部击穿案例都存在一些共性:随着间隙压强或流率的升高,最小电压区域((pd) min过渡区)的起始路径转移频繁,并伴随击穿电压上下波动,近似持平,且起始路径几乎都服从较长路径向较短路径的转移规律.最后,通过DCP模型的数值分析,揭示了上述起始路径相关规律的内在机理.     

Measurement and analysis of the surface roughness of Ag film used in plasmonic lithography

The silver(Ag)/photoresist(PR)/Ag structure, widely used in plasmonic photolithography, is fabricated on silicon substrate. The surface roughness of the top Ag film is measured and analyzed systematically. In particular, combined with template stripping technology, the lower side of the top Ag film is imaged by an atomic force microscope. The topographies show that the lower side surface is rougher than the initial surface of the subjacent PR film, which is mainly attributable to the deformation caused by particle collisions during the deposition of the Ag film. Additionally, further measurements show that the Ag film deposited on the PR exhibits a flatter upper side morphology than that directly deposited on the silicon substrate. This is explained by the different growth modes of Ag films on different substrates. This work will be beneficial to morphology analysis and performance evaluation for the films in optical and plasmonic devices.     

深亚波长约束的表面等离子体纳米激光器研究

本文提出了一种新颖的基于半导体纳米线/空气间隙/金属薄膜 复合结构的表面等离子体纳米激光器, 并给出了理论研究和仿真分析. 这种结构通过金属界面的表面等离子体模式与高增益介质纳米线波导模式耦合, 从而使场增强效应得到显著提高. 同时通过数值仿真研究, 得到该混合波导结构的模式特性和增益阈值随空气槽宽度、纳米线半径的变化规律, 表明它可以实现对输出光场的深亚波长约束, 同时保持低损耗传输和高场强限制能力. 通过最优化选择, 最终得到纳米等离子体激光器的最优结构尺寸. 关键词： 表面等离子体 混合等离子体波导 纳米激光器