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研究生:陳弘捷
研究生(外文):Hung-ChiehChen
論文名稱:電子運動激發表面電漿調控螺旋光柵Smith-Purcell輻射之研究
論文名稱(外文):Adjusted Smith-Purcell radiation on helical grating by electron motion excited surface plasmon
指導教授:藍永強
指導教授(外文):Yung-Chiang Lan
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:光電科學與工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:61
中文關鍵詞:表面電漿Smith-Purcell 輻射電子束螺旋光柵
外文關鍵詞:Smith-Purcellsurface plasmonelectron beamhelical grating
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當電子束通過期光柵金屬結構時會激發Smith-Purcell輻射,而Smith-Purcell輻射可以經由很多外在條件而改變其輻射角度,而Smith-Purcell輻射與一般表面電漿不同,表面電漿只能存在於金屬表面上,Smith-Purcell輻射卻可以在空間中傳播,故我們將Smith-Purcell輻射應用在軍事用途、生物醫療等等領域 。
本研究論文使用模擬軟體Lumerical探討如何激發和調控Smith-Purcell輻射,透過改變電子束能量強度與光柵週期大小,能使輻射角度改變,再透過組合不同週期大小的光柵或將週期光柵更改為螺旋光柵結構,使Smith-Purcell輻射能有多個角度的輻射或者產生軌道角動量。
In this paper, a ring electron beam is used to excite the surface plasmon on the cylinder, and then the surface plasmon is converted into Smith-Purcell radiation by designing a periodic grating. By changing the period size and electron beam speed of the grating structure, Smith- Purcell radiation radiates out at the angle we want. Then change the periodic grating to a helical periodic grating, which can radiate the orbital angular momentum beam, and then radiate through Smith-Purcell to design the radiation at the angle we want.
口試合格證明II
中文摘要 III
英文摘要 IV
致謝 XII
目錄 XIII
圖目錄 XV
第一章 簡介 1
1.1金屬表面電漿(Surface Plasmon)簡介 1
1.2 Smith-Purcell簡介 2
1.3 光的軌道角動量(Orbital angular momentum)簡介 3
1.4 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金屬 Drude Model 8
2.3金屬-介電質(IM)色散曲線 13
2.4表面電漿激發方式 16
2.4.1電子束激發 17
2.4.2侷域性表面電漿共振(LSP) 19
第三章 模擬方法-FDTD(有限時域差分法) 20
3.1 馬克士威爾方程式(Maxwell’s Equation) 20
3.2 FDTD基本運算原理 23
3.3 FDTD的數值穩定 27
3.4 完美匹配層(Perfect Matched Layer, PML) 29
3.5 模擬軟體-Lumerical 簡介 33
第四章 Smith-Purcell輻射研究 36
4.1 模擬結構與參數設定 36
4.2 電子束激發Smith-Purcell輻射 39
4.3 調控Smith-Purcell輻射 42
4.3.1調整電子束能量強度改變輻射角度 43
4.3.2調整光柵週期改變輻射角度 44
4.4 週期螺旋結構的Smith-Purcell輻射 48
第五章 結論 59
參考文獻 60
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