表面等離子體波光調(diào)制器的理論與實驗研究.pdf

1、本文介紹了一種基于表面等離子體波原理的新型調(diào)制器件。表面等離子體共振是一種物理光學(xué)現(xiàn)象。利用光在玻璃界面處發(fā)生全內(nèi)反射時的倏逝波，可以引發(fā)金屬表面的自由電子形成在金屬－真空界面?zhèn)鞑ケ砻娴入x子體波。在入射角或波長為某一適當(dāng)值的條件下，表面等離子體波與倏逝波的頻率和波數(shù)相等，二者將發(fā)生共振，也就是表面等離子振蕩。此時，入射光被吸收，反射光能量急劇下降，表面等離子體波光調(diào)制器正是運用這個原理來對激光進(jìn)行調(diào)制。表面等離子振蕩有兩種耦合結(jié)構(gòu)，一種

2、是按棱鏡－金屬膜－空氣排列的Kretschmann耦合結(jié)構(gòu)，另一種是按棱鏡－空氣－金屬排列的Otto耦合結(jié)構(gòu)，實驗中所采用的是Otto結(jié)構(gòu)。 在Otto結(jié)構(gòu)中有改變空氣間隙或入射角這兩種對入射光進(jìn)行調(diào)制的方式，針對Cu、Al、Ag三種金屬以及1.064μm和 0.532μm兩種波長激光的情況下進(jìn)行了模擬計算。結(jié)果表明反射率R的變化量最高可達(dá)0.8以上，調(diào)制深度也在0.8以上。 由自行設(shè)計的表面等離子體波光調(diào)制器件所進(jìn)行

3、的實驗證明，無論是在腔內(nèi)或者腔外對激光調(diào)制，效果都十分明顯。調(diào)制深度可達(dá)0.8,調(diào)制頻率在70k時最佳。腔內(nèi)調(diào)制（調(diào)Q）時當(dāng)泵浦LD電流為25A，調(diào)制頻率為70k時產(chǎn)生的激光脈沖脈寬僅為100ns左右。實驗結(jié)果完全在誤差范圍允許之內(nèi)，并且符合表面等離子振蕩的理論現(xiàn)象及其調(diào)制模擬演算結(jié)果。 通過理論和實驗研究，說明了應(yīng)用表面等離子體波原理的調(diào)制方式做為一種新型的調(diào)制手段確實有著優(yōu)越的性能，如若進(jìn)一步改進(jìn)實驗裝置和結(jié)構(gòu)，提高調(diào)制深度