基于FDTD算法的矩形孔微納結構SPPs的場特性研究.pdf

1、表面等離子體激元（Surface Plasmon Polaritons,SPPs）是金屬表面自由電子與入射光子之間相互作用發(fā)生共振而產生的一種在金屬/介質界面指數(shù)衰減的電磁倏逝波，具有眾多特點，最顯著的是克服傳統(tǒng)衍射極限、異常色散、近場增強、超分辨率、亞波長局域等，已經在對應的領域中獲得了廣泛應用和關注。前人對金屬微納結構的SPPs研究基本上是基于單孔結構、孔陣列、單狹縫結構、雙狹縫結構、狹縫陣列、溝槽結構、孔溝槽相結合結構、光柵結構等

2、的。但是由于1998年左右，人們發(fā)現(xiàn)平面光波激發(fā)單孔結構下產生的SPPs很弱、反射率較小等，使得后來的研究者們都很少再對單孔結構的SPPs進行研究。然而，單孔結構下的SPPs也具有SPPs的固有特性和異常特性，也可應用于諸如大數(shù)據(jù)存儲、光刻蝕、可調諧光濾波器、近場增強等眾多領域。因此，本文從理論和仿真兩方面來研究深聚焦光束激發(fā)矩形孔微納結構產生SPPs場特性還是具有重要的應用價值。本文的主要研究內容如下：
　　(1)我們根據(jù)薄膜波

3、導理論、角譜理論和倏逝波受挫全內反射等知識從理論方面分析了具有單一矩形孔微納結構的玻璃/金/空氣三層結構的SPPs光場表達式。
　　(2)我們通過FDTD Simulation商業(yè)仿真軟件對正入射深聚焦光照射具有單一矩形孔微納結構的玻璃/金/空氣三層結構進行了三維仿真和對各關鍵影響因素對透射率的影響進行了二維仿真。結果說明，SPPs在矩形孔沿入射光偏振方向寬度的兩側邊的強度最強；而且矩形孔沿入射光偏振方向寬度越小，所研究結構產生的

4、SPP強度越強。所研究單一矩形孔微納結構的玻璃/金/空氣三層結構的透射率對矩形孔沿入射光的偏振方向寬度的依賴性較高。
　　本文理論分析部分對于研究分析其他微納結構的表面等離子體具有一定的參考價值。同時，仿真結果表明了本文所研究結構結果的準確性和可信性。人們可以根據(jù)透射率與各關鍵因素之間的關系將不同情況下的SPPs器件和技術應用到相應的領域?？傊疚牡难芯繉τ谠O計具有增透特性的光子學微納器件、近場增強光學元器件、集成芯片、可調諧光