基于FDTD算法的矩形孔微納結(jié)構(gòu)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(chǎn)生的一種在金屬/介質(zhì)界面指數(shù)衰減的電磁倏逝波，具有眾多特點(diǎn)，最顯著的是克服傳統(tǒng)衍射極限、異常色散、近場增強(qiáng)、超分辨率、亞波長局域等，已經(jīng)在對應(yīng)的領(lǐng)域中獲得了廣泛應(yīng)用和關(guān)注。前人對金屬微納結(jié)構(gòu)的SPPs研究基本上是基于單孔結(jié)構(gòu)、孔陣列、單狹縫結(jié)構(gòu)、雙狹縫結(jié)構(gòu)、狹縫陣列、溝槽結(jié)構(gòu)、孔溝槽相結(jié)合結(jié)構(gòu)、光柵結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)下產(chǎn)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(jié)構(gòu)的SPPs進(jìn)行研究。然而，單孔結(jié)構(gòu)下的SPPs也具有SPPs的固有特性和異常特性，也可應(yīng)用于諸如大數(shù)據(jù)存儲、光刻蝕、可調(diào)諧光濾波器、近場增強(qiáng)等眾多領(lǐng)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(jié)構(gòu)產(chǎn)生SPPs場特性還是具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)我們根據(jù)薄膜波

3、導(dǎo)理論、角譜理論和倏逝波受挫全內(nèi)反射等知識從理論方面分析了具有單一矩形孔微納結(jié)構(gòu)的玻璃/金/空氣三層結(jié)構(gòu)的SPPs光場表達(dá)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(jié)構(gòu)的玻璃/金/空氣三層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三維仿真和對各關(guān)鍵影響因素對透射率的影響進(jìn)行了二維仿真。結(jié)果說明，SPPs在矩形孔沿入射光偏振方向?qū)挾鹊膬蓚?cè)邊的強(qiáng)度最強(qiáng)；而且矩形孔沿入射光偏振方向?qū)挾仍叫?，所研究結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的

4、SPP強(qiáng)度越強(qiáng)。所研究單一矩形孔微納結(jié)構(gòu)的玻璃/金/空氣三層結(jié)構(gòu)的透射率對矩形孔沿入射光的偏振方向?qū)挾鹊囊蕾囆暂^高。
　　本文理論分析部分對于研究分析其他微納結(jié)構(gòu)的表面等離子體具有一定的參考價(jià)值。同時，仿真結(jié)果表明了本文所研究結(jié)構(gòu)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信性。人們可以根據(jù)透射率與各關(guān)鍵因素之間的關(guān)系將不同情況下的SPPs器件和技術(shù)應(yīng)用到相應(yīng)的領(lǐng)域?？傊?，本文的研究對于設(shè)計(jì)具有增透特性的光子學(xué)微納器件、近場增強(qiáng)光學(xué)元器件、集成芯片、可調(diào)諧光