亞波長金屬光學(xué)元器件超強透射現(xiàn)象中表面波的研究.pdf

1、當1998年Ebbesen等人第一次報道了在金屬薄膜上打上亞波長尺寸的孔洞陣列，光波透過時會產(chǎn)生超強透射現(xiàn)象(EOT)后，基于EOT現(xiàn)象的物理機制和應(yīng)用的研究引起了科學(xué)界廣泛的興趣。而新研究和測量相對于早期數(shù)據(jù)的增強透射因子從1000降低到近10倍。目前EOT現(xiàn)象的起因仍然存在爭論，最初發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的科學(xué)家Ebbesen把這種異常的現(xiàn)象歸結(jié)為表面等離子體存起作用，之后其他研究人員提出了基于在周期縫隙和孔洞陣列的動態(tài)衍射或者在一維縫隙和縫

2、隙陣列上的各種腔膜的共振的解釋。Gay等人提出了一種新的表面波激發(fā)模型，叫做復(fù)合衍射瞬逝波模型(CDEW)。但目前為止，仍然沒有一個統(tǒng)一的解釋方法。2006年國際權(quán)威期刊《Nature physics))第二卷中(vo1.2.P262～P267，April.2006;P509～P510，August.2006;P551～P556，August.2006)有三篇文章對產(chǎn)生EOT的機理問題進行探討；2007年，國際權(quán)威期刊《Nature》中

3、(vol.446.P517～P52l，27.March.2007)報道了光通過準周期金屬陣列也能產(chǎn)生EOT超強透射現(xiàn)象，并試圖用另一種方法對其機理進行解釋；2008年的《Nature》中(vol.452.P728～P731，10.April.2008)對EOT現(xiàn)象進行微觀解釋。由于金屬薄膜的孔洞結(jié)構(gòu)是最簡單也是最典型的縫隙結(jié)構(gòu)，可能揭示產(chǎn)生這種超強透射現(xiàn)象的物理本質(zhì)。本文基于嚴格的電磁場理論，從麥克斯韋方程組出發(fā)，結(jié)合邊界條件，運用邊界

4、積分方法模擬單槽單縫結(jié)構(gòu)的光透射現(xiàn)象，并利用邊界積分方法能夠精確地模擬邊界上的場分布特點，對邊界上光場分布進行擬合分解，從而獲得EOT現(xiàn)象中表面波的特性。主要內(nèi)容如下： 一、系統(tǒng)地闡述了二維邊界元方法及其實現(xiàn)的過程對于任意邊界可根據(jù)具體邊界設(shè)計最優(yōu)算法來對光學(xué)元件的電磁場進行分析，即邊界元混合捅值積分法。 二、研究了一個縫槽結(jié)構(gòu)中的共振現(xiàn)象，并分析了共振波長為808nm的平面光入射的情況下的表面波特性，對獲得的邊界上的場