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系統識別號 U0026-1507201516183900
論文名稱(中文) 表面電漿子對Smith-Purcell輻射效應模擬研究
論文名稱(英文) Simulation Studies of Surface Plasmon Effects on Smith-Purcell Radiations
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 光電科學與工程學系
系所名稱(英) Department of Photonics
學年度 103
學期 2
出版年 104
研究生(中文) 胡立傑
研究生(英文) Li-Chieh Hu
學號 L76021383
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 66頁
口試委員 指導教授-藍永強
口試委員-劉文仁
口試委員-成柏翰
中文關鍵字 表面電漿子  電子束  Smith-Purcell輻射  光柵 
英文關鍵字 Smith-Purcell Radiation  surface plasmon  electron beam  grating 
學科別分類
中文摘要 電子束通過光柵會激發三種電磁波輻射,Smith-Purcell輻射、Mimic-SPP輻射以及Original-SPP輻射,其中Smith-Purcell輻射可做Millimeter Wave的輻射源,可應用領域非常廣泛,如軍事用途、生物醫療、民間產業,尤其是應用在生物醫療上,更是最近重要的話題,所以本篇論文著重在Smith-Purcell輻射的介紹。然而Smith-Purcell輻射要能實際應用的輻射源皆需大功率和性能良好,而高功率Smith-Purcell輻射目前還有待開發,這是目前Smith-Purcell輻射發展遇到的瓶頸。
本論文探討利用數值模擬方式研究當光柵表面鍍上Ag薄膜、改變薄膜厚度或是薄膜長度改變時的Smith-Purcell輻射的特性,試圖從中找尋可能增強Smith-Purcell輻射的方法。
英文摘要 The Smith-Purcell Radiation (SPR) is investigated using a two dimensional finite-difference-time-domain (FDTD) method. The permittivity of metal was represented using the Drude model. During the simulation, we observed three kinds of EM radiations when an electron beam passing over a diffraction grating. We think three kinds of EM radiation were basic SPR, mimic-SPP, and original surface plasmon polariton (SPP), caused by the periodic grating structure. In this paper, we also show surface plasmon polaritons can be enhanced SPR, in order to study the enhancement of Smith-Purcell Radiation, we use two models, model 1 is a perfect conducting grating (PEC) and model 2 is an Ag layer on the perfect conducting grating, in the simulation, we can find that by covering Ag layer on the perfect conducting grating, the amplitude of the electric field is enhanced two times than that only for perfect conducting grating. In the end of the article, we observed property of SPR which different of film length and thickness.
論文目次 口試合格證明 I
中文摘要 II
英文摘要 III
致謝 IX
目錄 X
表目錄 XII
圖目錄 XIII
第一章 簡介 1
1-1 金屬表面電漿(Surface Plasmon)簡介 1
1-2 Smith-Purcell(SP)簡介 2
1-3論文動機 6
第二章 表面電漿特性 7
2-1表面電漿(Surface plasmon)概論 7
2-2 Drude model 8
2-3金屬/介電質的色散特性 10
2-4 表面電漿激發方式 18
第三章 模擬方法-FDTD(有限時域差分法) 24
3-1馬克斯威爾方程式(Maxwell’s Equations) 24
3-2 Yee網格及旋度方程式的離散化 27
3-3 FDTD的數值穩定 32
3-4 吸收邊界 Perfect Matched Layer(PML) 33
3-5 Meep簡介 37
第四章 模擬Smith-Purcell輻射效應 38
4-1 Smith-Purcell輻射的分析 39
4-2 光柵表面介質以及ω_p對SPR的影響 46
4-3 薄膜長度對SPR輻射強度的影響 50
4-4 薄膜厚度對SPR的影響 55
第五章 結論 64
參考文獻 65
參考文獻 [1] http://ab-initio.mit.edu/wiki/index.php/Meep
[2] H,Raether,surface plasmons Springe-Verlag,New York,(1988)
[3] A. V. Zayats, I. I. Smolyaninov, and A. A. Maradudin, “Nano-optics of surface plasmon polaritons” ,Physics. Reports. NO, 408, pp. 138-140(2005). [4] R. W. Wood, Philos.Mag. 4,396 (1902)
[5]S. J. Smith and E. M. Purcell, “Visible light from localized surface charges moving across a grating” , Phys Rev. 92, 1069 (1953).
[6]J. Urata, M. Goldstein, M. F. Kimmitt et al., “Superradiant Smith-Purcell Emission” , Phys. Rev. Lett. 80, 516(1998)
[7] 邱國斌、蔡定平,「金屬表面電漿簡介」,物理雙月刊,第廿八卷第二期,頁472-485(2006).
[8] M. A. Ordal, Robert J. Bell, R. W. Alexander et al., “Optical properties of fourteen metals in the infrared and far infrared: Al, Co, Cu, Au, Fe, Pb, Mo, Ni, Pd, Pt, Ag, Ti, V, and W. ” ,Applied Optics Vol. 24, Issue 24, pp. 4493-4499 (1985)
[9] 吳民耀、劉威志 物理雙月刊(二十八卷二期) 4 月,(2006)
[10] K. Yee, “Numerical of initial boundary value problems involving Maxwell’s equations,” IEEE Trans. Antennas Propagation.Vol. 14, No. 03, pp. 302-307(1966).
[11]葛德彪、闫玉波, “電磁波時域有限差分方法(第二版) ” ,西安電子科技大學出版社(2005) .
[12]S. Taga, K. Inafune, and E. Sano, “Analysis of Smith-Purcell
radiation in optical region” ,Optics Express, Vol. 15, NO.24(2007).
[13]J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, “Mimicking surface plasmons with structured surfaces” , Science 305, 847–848 (2004).
[14]S. Gong, M. Hu, R. Zhong et al., “Electron beam excitation of surface plasmon polaritons” ,Optics Express Vol. 22, Issue 16, pp. 19252-19261 (2014).
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