超快納米尺度等離子體激元的增強(qiáng)效應(yīng)及其相干控制.pdf

1、金屬納米材料的表面等離激元共振效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)對光的超衍射極限匯聚和定向傳輸，因此人們可將微電子器件與光子器件集成在同一個(gè)芯片中，為超高速光子計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，利用局域等離激元共振所帶來的高的局域電場增強(qiáng)效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)分子拉曼散射光譜增強(qiáng)、近場成像、生物探測以及提高太陽能轉(zhuǎn)化效率等方面。但以往研究的多是對稱的納米結(jié)構(gòu)，使得引入的共振波長較為單一，為解決這一問題，本文提出了一種非對稱納米十字結(jié)構(gòu)，通過改變納米十字結(jié)構(gòu)中不同臂的長度，得

2、到其對消光譜的影響，并分析了各個(gè)臂之間相互作用的物理機(jī)制，深入研究了非對稱納米十字結(jié)構(gòu)的局域場激發(fā)的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)垂直偏振方向臂與平行偏振方向臂之間存在耦合作用。另外，對不同bow-tie及四角菱形納米結(jié)構(gòu)近場相干控制特性進(jìn)行了模擬研究。研究結(jié)果表明:
　　(1)非對稱納米十字結(jié)構(gòu)中，通過增加一個(gè)臂的長度，會使得該臂所控制的消光譜峰值紅移。當(dāng)改變垂直于偏振方向臂（垂直臂）的長度時(shí)，也會對平行偏振方向激發(fā)臂（平行臂）的共振波長有影響，特

3、別是在垂直臂的長度與平行臂長度相接近時(shí)，影響增大。
　　(2)垂直臂的激發(fā)原因是由于在平行臂中，兩個(gè)臂的長度不同，導(dǎo)致其共振波長不同，因此在某一個(gè)臂共振時(shí)，另一個(gè)臂無法為其提供足夠的異號電荷，因此，垂直臂為其提供其余的異號電荷，進(jìn)而導(dǎo)致垂直臂也發(fā)生共振，并且，激發(fā)波長介于兩個(gè)共振臂本征共振波長之間。垂直臂實(shí)際上是充當(dāng)了一個(gè)電荷庫的角色。
　　(3)通過調(diào)節(jié)兩束偏振方向相互垂直光的相對位相延遲，可以實(shí)現(xiàn)對bowtie結(jié)構(gòu)尖端的