表面等離子激元相干性的研究.pdf

1、表面等離子激元(surfaceplasmonpolaritons,SPPs)是一種電磁表面波,被局域在由介電常數(shù)相反的兩種材料所夠成的界面上。SPPs具有高強度、亞波長、低維度的性質(zhì),表現(xiàn)出許多新效應(yīng),在眾多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。在有關(guān)SPPs的研究和應(yīng)用中,要涉及到相干性的問題,因為相干性對這些過程中存在的衍射、干涉現(xiàn)象具有重要的影響,而衍射和干涉則是電磁波在傳遞過程中的基本現(xiàn)象,信息的發(fā)布、傳遞、接收和判讀都極大的依賴于信息載體本

2、身的傳播性質(zhì),所以必須對SPPs相干性進行深入研究。本論文將集中討論SPPs相干性問題。
　　 在時間相干性的理論方面,推導(dǎo)了在ATR模式下SPPs的頻譜特征,結(jié)果表明:假設(shè)入射光頻譜曲線為高斯線型,則SPPs頻譜與入射光頻譜之間滿足如下關(guān)系,當(dāng)入射光頻譜半寬度遠小于或遠大于在該結(jié)構(gòu)中入射光的透射率譜線半寬度時,SPPs頻譜性質(zhì)分別依賴于入射光的頻譜性質(zhì)和透射率譜線性質(zhì)；當(dāng)入射光頻譜半寬度接近于透射率譜線半寬度時,SPPs頻譜性

3、質(zhì)將由入射光頻譜性質(zhì)和透射率譜線性質(zhì)共同決定。
　　 在實驗上,利用邁克爾遜干涉儀分別測量了入射光干涉條紋和熒光條紋可見度隨兩束入射光光程差的變化趨勢,進而可以得到SPPs頻譜性質(zhì)與入射光頻譜性質(zhì)的關(guān)系,結(jié)果表明,由氬離子激光器的514nm激光所激發(fā)的SPPs的頻譜性質(zhì)與入射光頻譜性質(zhì)一致,印證了理論結(jié)果中的第一種情況。
　　 在空間相干性的理論方面,分別從完全相干和完全不相干兩個極端條件入手,對線形、矩形和圓形激發(fā)區(qū)域

4、的相干度傳播問題進行了分析。數(shù)學(xué)原理可以證明,對于任何形狀的完全相干的激發(fā)區(qū)域,在空間的任何兩點,仍是完全相干的。數(shù)值積分結(jié)果發(fā)現(xiàn),對于完全非相干的激發(fā)區(qū)域,表面等離子激元的傳播,將會改善原始的相干性質(zhì),主要有以下幾點:空間兩點相距越小,距離激發(fā)區(qū)域越遠,空間相干性越好；區(qū)域外兩點遠離激發(fā)區(qū)域中心,并且到區(qū)域中心距離相等時,兩點間相干度的變化依賴于兩點對中心的張角的變化；對于相同的激發(fā)區(qū)域,相同位置的兩點間相干度變化受波長影響較大。