摘要

圓型孔洞正方形晶格排列電漿子熱幅射器有(1, 0) Ag/SiO₂ 和(1,1) Ag/SiO₂ 兩個差不多強度的幅射峰值，但是圓型孔洞六角形晶格排列的電漿子熱幅射器的(1,0) Ag/SiO₂和(1,1) Ag/SiO₂ 兩個幅射峰值強度卻相差甚遠，不同晶格造成如此大的差異一直不能被理解，本文設計三種實驗加以探討，分別改變週期、晶格夾角和孔洞大小去對幅射頻譜中峰值的位置、數目和強度做了有系統的分析和探討，並提出可能的解釋和原因。最後，銀薄模上的菱形晶格週期性孔洞異常性穿透被仔細的量測和理論驗證。

本文的第二個主題是建立一個模型去分析厚氧化層電漿子熱幅射器中金屬/絕緣體/金屬平行波導管中的Fabry-Perot共振波導模態，並解釋了許多無法解釋的的模態其實是波導模態和週期性孔洞散射所產生的布拉格散射模態；由於波導模態有著比電漿子模態更窄的半高寬頻譜，而且只和氧化層厚度有關而和表面週期無關，所以本文利用隨機分佈的孔洞打亂表面的週期，消除了和週期有關的表面電漿子模態和布拉格散射波導模態，只保留純淨的波導膜態形成了新穎的窄頻中紅外光共振腔型熱幅射器，並藉由這種元件去探討孔洞大小和孔洞總面積對幅射頻譜中波導模態的影響，發現了孔洞變大將導致幅射峰值紅移、半高寬變寬、背景黑體幅射變大等不好的現象，同時也觀察到孔洞變大將使得主導的膜態由傳播波導管模態逐漸轉變成侷域型波導管模態；縮小單一孔洞的大小雖然可以消除以上的缺點，卻使得孔洞總面積太低無法提供高強度的輸出。據此，本文提出了另一種新穎的短週期共振腔熱幅射器來改進以上的缺點：首先，使用小孔洞消除上述不好的效應，接著將孔洞排列成密度最高週期儘可能短的六角形晶格以便利用高密度的孔洞總面積增強輸出；短週期同時將所有和週期有關的表面電漿子模態和布拉格散射波導模態移到短波長的地方，由於短波長地方的黑體幅射能量很低，所以這些模態將因為能量太弱而無法輸出變得彷彿不存在。這樣的元件有著和隨機孔洞型共振腔熱幅射器一樣純淨的幅射頻譜，卻有著截然不同的高強度輸出，這種元件同時提供了高純度的幅射頻譜、極細半高寬和極強的輸出功率，而且只要改變共振腔的厚度即可決定不同位置的幅射頻譜。