亞波長結(jié)構(gòu)金屬縫隙超強(qiáng)透射特性的研究.pdf

1、1998年Ebbesen等人首次報(bào)道了光波透過金屬薄膜上的亞波長孔徑陣列時會產(chǎn)生超強(qiáng)透射現(xiàn)象。此報(bào)道吸引了科學(xué)家們的極大興趣，使得對于金屬孔徑透射特性的研究迅速成為亞波長光學(xué)中的研究熱點(diǎn)。研究孔徑結(jié)構(gòu)中最簡單也最為典型的縫隙結(jié)構(gòu)，極有可能揭示產(chǎn)生這種超強(qiáng)透射現(xiàn)象的物理本質(zhì)，自然成為科技工作者們研究的重點(diǎn)。同時，亞波長金屬縫隙的超強(qiáng)透射特性又使其在新型光器件的研發(fā)和生物分子檢測等方面具有十分廣闊的應(yīng)用前景。本文基于嚴(yán)格的電磁場理論，從麥克

2、斯韋方程組出發(fā)，應(yīng)用邊界積分方法對各種結(jié)構(gòu)金屬縫隙的透射特性做了比較詳細(xì)的分析。其中對于喇叭形金屬縫隙的研究屬于創(chuàng)新性工作，目前未見報(bào)道。本文的主要研究成果有： [1] 研究了無限長結(jié)構(gòu)的亞波長金屬縫隙在不同介質(zhì)中的透射特性，發(fā)現(xiàn)透射峰值波長與縫隙周圍介質(zhì)折射率間存在線性關(guān)系。根據(jù)這一結(jié)果可將此結(jié)構(gòu)應(yīng)用于光傳感技術(shù)，測量介質(zhì)折射率的微小變化。 [2]研究了有限結(jié)構(gòu)的亞波長矩形金屬縫隙的透射特性，并考查了不同參量改變時，如

3、不同金屬材料，不同幾何結(jié)構(gòu)對其透射特性的影響。調(diào)查發(fā)現(xiàn)透射譜在500～750nm的波長范圍內(nèi)存在兩個透射峰，且找出了產(chǎn)生透射峰的物理起因：短波透射峰對應(yīng)于金屬材料的種類，長波透射峰對應(yīng)于縫隙的幾何結(jié)構(gòu)。即適當(dāng)?shù)剡x取金屬材料和幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以獨(dú)立地調(diào)制所需要的波譜。此調(diào)查結(jié)果可用于未來光通信中實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用和解復(fù)用技術(shù)等。 [3]首次研究了有限結(jié)構(gòu)亞波長喇叭形金屬縫隙的透射特性，詳細(xì)討論了對稱結(jié)構(gòu)(同質(zhì)結(jié))和非對稱結(jié)構(gòu)(異質(zhì)結(jié))情