金屬光柵-探針復(fù)合微結(jié)構(gòu)的表面等離激元場(chǎng)分布特性.pdf

1、表面等離激元（Surface Plasmon Polariton，SPP）是一種在金屬表面處產(chǎn)生的基于電子極化排布的電磁激發(fā)模式。它屬于TM極化的表面電磁波，其幅度值隨著與表面距離的增大而呈指數(shù)型衰減，所形成的電磁場(chǎng)被限制在金屬表面的鄰域內(nèi)。表面等離激元的近場(chǎng)分布對(duì)于金屬結(jié)構(gòu)表面形貌特征的變化非常敏感，納米尺度的表面微小結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)整個(gè)場(chǎng)分布造成很大的影響。利用這一性質(zhì)通過(guò)選取特定的金屬納米結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于金屬表面電磁場(chǎng)和電勢(shì)場(chǎng)的調(diào)制。再者

2、，利用表面等離激元的增益性質(zhì)也可以提升近場(chǎng)幅度值，從而改善場(chǎng)的調(diào)制作用。
　　基于以上特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)出了特定的金屬納米結(jié)構(gòu)，它是一種綜合了光柵及探針結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的復(fù)合型微結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變金屬納米結(jié)構(gòu)的參數(shù)及激發(fā)方式，將會(huì)在其表面附近獲得特定的勢(shì)場(chǎng)分布，從而可將其應(yīng)用到光鑷方面，實(shí)現(xiàn)捕獲場(chǎng)的作用。
　　本文以表面等離激元的基本物理性質(zhì)出發(fā)，討論了它的形成機(jī)理、存在條件和激發(fā)方式等相關(guān)特性。基于Maxwell方程組推導(dǎo)出了適用于數(shù)值模

3、擬表面等離激元場(chǎng)的離散化電磁場(chǎng)差分遞推方程，并利用時(shí)域有限差分法（FDTD法）在Matlab編程平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了金屬納米結(jié)構(gòu)近場(chǎng)分布的模擬?；趯?duì)金屬納米結(jié)構(gòu)電勢(shì)場(chǎng)所作的分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)選取中央為鋸齒型結(jié)構(gòu)兩側(cè)為金屬光柵的復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，可以達(dá)到比較大的勢(shì)阱深度，其勢(shì)阱寬度約為2μm，這一尺度相當(dāng)于某些化學(xué)大分子直徑的大小。基于這一結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的穩(wěn)定光鑷捕獲場(chǎng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)于微粒的操控。文中的數(shù)值模擬結(jié)果為實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)表面等離激元光鑷提供了理論依據(jù)，有著一定的指