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相似文献
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1.
郑俊娟  孙刚 《物理学报》2005,54(11):5210-5217
研究了金属板的上下表面附近各放置一层按周期排列的电介质小球的体系的光学性质.用多重散射法计算的结果显示金属上侧的周期性排列的电介质小球可诱发金属-电介质表面上的表面等离子激元.这些表面等离子激元的存在可通过非常尖锐的吸收峰反映出来.对于无限厚的金属板,这些吸收峰的峰值位置主要与电介质小球的周期有关,且与解析理论符合得相当好.在有限厚度的金属板中,金属板的两侧表面会产生对称和反对称的两种表面等离子激元,从而使原来在无限厚的金属表面上所出现的单一频率的表面等离子激元劈裂为双频率.由于对称和反对称的表面等离子激元模式在金属板的两侧表面均有相当强的电磁场,因而它们可导致强的电磁波穿透.通过在金属板的下侧加入玻璃球层可将表面等离子激元的电磁场引导出金属,并产生透射波.用多重散射法计算的结果证实,在此体系中由表面等离子激元所引起的透射可达到相当的强度. 对该体系中的物理机理进行了详细分析,从而能够通过调节该体系中的一些参数来控制表面等离子激元出现的频率,使强吸收峰或强透射峰出现在所希望的频率上. 关键词: 表面等离子激元 吸收谱 透射  相似文献   

2.
郑俊娟  孙刚 《物理学报》2005,54(6):2751-2757
通过观察金属底板中周期地嵌入电介质球壳的体系的光学吸收性质,研究了表面等离子激元 以及与其他电磁模式的耦合特性.在这种周期结构的金属表面,发现存在两种响应频率,分 别对应于表面等离子激元模式和金属中的电介质腔体模式.在这些响应频率上,可观察到与 它们相对应的吸收峰.由于金属的表面模式不能与平面入射光直接耦合,而腔体模式与平面 入射光和表面等离子激元模式的耦合一般较弱,因而通常情况下这些吸收峰的峰值有限.然 而,通过调整体系中的某些参数,可以使腔体模式和表面模式的频率非常接近,这时二者之 间的耦合强度将大大提高.此时,在相应的频率附近可观察到极强的吸收峰.详细地研究了介 质球壳的物理和几何参数对此共振吸收的影响. 关键词: 腔体模式 表面等离子体模式 共振吸收  相似文献   

3.
陈颖  曹景刚  谢进朝  高新贝  许扬眉  李少华 《物理学报》2019,68(10):107302-107302
基于表面等离子激元在亚波长结构的传输特性,设计了一种含双挡板金属-电介质-金属波导耦合两个方形腔的结构.由F-P谐振腔产生的宽谱模式与两个方形谐振腔产生的两个窄谱模式发生干涉作用,形成了独立调谐的双重Fano共振,而且可以通过改变两个方形腔的大小及填充介质实现双重Fano共振的独立调谐.基于耦合模理论,定性分析了该结构产生双重Fano共振的机理.利用有限元仿真的方法,定量分析了结构参数对可独立调谐双重Fano共振和折射率传感特性的影响.结果表明,优化参数后该结构的灵敏度分别高达1020和1120 nm/RIU, FOM值分别高达3.59×10~5和1.17×10~6.该结构可为超快光开关、多功能高灵敏度传感器和慢光器件的光学集成提供有效的理论参考.  相似文献   

4.
对金属薄膜上的二维亚波长小孔阵列的光透射增强现象进行了数值模拟,结果显示不仅实际金属薄膜上的小孔阵列结构具有透射增强效应,理想导体薄膜的相同结构也具有透射增强效应,但没有实际金属薄膜的增强明显-通过分析指出,这种小孔阵列的光透射增强效应是一种复杂的波导耦合效应-与金属薄膜上的表面电流一样,表面等离激元波具有将入射光能量从金属表面向小孔转移的作用,但不是透射增强的本质原因- 关键词: 表面电流 共振耦合 透射增强 表面等离激元  相似文献   

5.
内嵌矩形腔楔形金属狭缝的增强透射   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
秦艳  曹威  张中月 《物理学报》2013,62(12):127302-127302
金属薄膜上亚波长金属狭缝的非共振光增强透射对宽频带光子器件的设计具有重要意义. 为增强金属狭缝的光透射, 设计了内嵌矩形腔楔形金属狭缝阵列, 并用有限元方法研究了该结构的透射特性. 结果表明, 内嵌矩形腔的楔形金属狭缝阵列比无矩形腔的楔形金属狭缝阵列透射率高. 此外, 还研究了矩形腔的结构参数和位置对内嵌矩形腔楔形金属狭缝阵列透射特性的影响. 这些结果将对设计具有更高透射能力的金属狭缝具有一定的指导意义. 关键词: 光异常透射 金属狭缝 表面等离极化激元  相似文献   

6.
王帅  邓子岚  王发强  王晓雷  李向平 《物理学报》2019,68(7):77801-077801
在环形凹槽包围环形金属纳米孔的异常透射器件的研究中,环形凹槽可以将携带光子角动量的入射光转化为涡旋表面等离极化激元,这些涡旋表面等离极化激元传向几何中心并与直接照射在环形纳米孔上的光子发生干涉,当相互干涉的光子满足相位匹配条件时,环形纳米孔的透射率得到显著增强.本文利用理论分析和数值计算的方法研究了光子角动量和凹槽半径对环形纳米孔透射过程的影响.我们发现调节环形凹槽的半径和入射光携带的光子角动量可以调节光子在金膜上表面传输时的径向传播相位,进而影响了环形纳米孔附近的干涉电场强度,最终决定了环形纳米孔的透射率,进而可以通过调节凹槽的半径来调节携带不同光子角动量的光束在环形纳米孔的透射率.本文的研究结果对基于涡旋表面等离极化激元的异常透射器件的设计具有重要的指导意义.  相似文献   

7.
杨宏艳  肖功利 《光学学报》2012,32(7):716002-197
通过改变一个薄电介质层的折射率来研究其对金属-电介质-金属光子晶体(M-D-MPhC)强透射特性的影响。采用与CMOS工艺兼容技术制作了由折射率分别为[nd(SU-8)=1.6,nd(SiO2.1N0.3)=1.6和nd(SiO0.6N1)=1.8]组成的三个正方形晶格圆孔阵列M-D-MPhC结构,利用傅里叶变换红外光谱仪测量其透射光谱。实验结果发现,金-SiO2.1N0.3-金结构能够获得较强的光透射增强效果和较窄的透射峰,证明了M-D-MPhC强透射特性既与中间电介质折射率大小有关,又与其材料制作工艺差异有关。采用时域有限差分(FDTD)法模拟了在相同条件下折射率分别为1.6和1.8组成的M-D-MPhC透射光谱和电场强度密度分布,模拟结果较好地符合了实验发现。  相似文献   

8.
金孔阵列电介质与金电介质孔阵列的强透射特性   总被引:2,自引:0,他引:2  
杨宏艳  肖功利 《光学学报》2012,32(11):1130002
采用时域有限差分(FDTD)法研究了金膜厚度、电介质折射率及其厚度对金孔阵列电介质与金电介质孔阵列两种结构强透射特性的影响。研究发现这两种结构都具有较好的强透射特性,这表明光与金膜表面自由电子的电荷密度波耦合成表面等离子激元(SPP),对增强透射起到了关键作用。金膜厚度是影响强透射特性的主要因素,其衰减长度为35 nm;而与金膜相邻的电介质膜厚度对强透射特性影响极小。电介质折射率大小对强透射特性影响明显,折射率为1.8时能够获得较好的强透射特性。  相似文献   

9.
提出一种在连续金属膜两侧放置对称介质光栅来实现完美吸收的方案.在银膜厚度为20 nm,晶格常数为400 nm,介质折射率为1.46的情况下,得到最大吸收系数为99.47%.此时,吸收谱的线宽为2.53 nm,品质因子Q为296.06.研究发现,在完美吸收时,入射光的反射和透射受到有效抑制,吸收系数的相位梯度达到最大.完美吸收由长程表面等离子激元(LRSPP)决定,它的电场主要分布在银膜的外侧并形成驻波状,传输损失很小.当银膜厚度减小时,吸收谱线的线宽逐渐减少,而Q值增大.当厚度降到12右时,得到最小线宽0.98 nm和最大Q值760.0左右.完美吸收时的锐利吸收曲线和较高的品质因子可用于高灵敏度的微纳米传感器的设计与应用.  相似文献   

10.
从平面电介质-金属薄膜-电介质对称结构中表面等离激元的色散方程出发,建立模型推导得到了同轴电介质-金属薄膜-电介质结构中表面等离激元的色散方程,在这种结构中各阶模式都发生了分裂,形成了高折射率高损耗和低折射率低损耗的两种模式,该模型为理解同轴电介质-金属薄膜-电介质结构表面等离激元模式的传播提供了直观的图像。用色散方程计算了0.5~1.5μm波长范围内各阶模式的等效折射率以及传输损耗,并将该结果与有限元方法数值模拟得到的结果进行对比分析,分析表明,两者吻合得很好。并分析了计算结果以及色散方程的适用范围。  相似文献   

11.
Transmission properties of plasmonic structure arrays are simulated by finite element method. The array unit is composed of two combined triangular prisms. Results reveal that several resonant modes are found in the transmission spectra, which are due to the resonance of the surface plasmon polariton in the metal slit or to the localized surface plasmon resonance of the combined prisms. The resonant wavelengths can be tuned by changing the structural parameters of the combined prisms. In addition, the resonant modes are sensitive to small refractive index changes of the surrounding media, revealing potential detection applications in nanophotonic systems.  相似文献   

12.
The transmission of normally incident plane wave through an array of subwavelength metallic slits curved with a sin- gle step or mutli-step has been explored theoretically. The transmission spectrum is simulated by using the finite-difference time-domain method. The influences of surface plasmon polaritons make the end of finite long sub-wavelength metallic slit behaves as magnetic-reflecting barrier. The electromagnetic fields in the subwavelength metallic slits are the superpo- sition of standing wave and traveling wave. The standing electromagnetic oscillation behaves like LC oscillating circuit to decide the resonance wavelength. Therefore, the parameters of adding step may change the LC circuit and influence the transmission wavelength. A new explanation model is proposed in which the resonant wavelength is decided by four factors: the changed length for electric field, the changed length for magnetic field, the effective coefficient of capacitance, and the effective coefficient of inductance. The effect of adding step is presented to analyze the interaction of two steps in slit with mutli-step. This explanation model has been proved by the transmission through arrayed subwavelength metallic slits curved with two steps and fractal steps. All calculated results are well explained by our proposed model.  相似文献   

13.
龚志强  刘坚强 《中国物理 B》2010,19(6):67303-067303
In this paper, we investigate the optical properties of the double-layer metal films perforated with single apertures by analysing the coupling of localized surface plasmon polaritons (LSPPs). It is found that the amplitude and the wavelength of transmission peak in such a structure can be adjusted by changing the longitudinal interval D between two films and the lateral displacements d_{x} and d_{y} which are parallel and perpendicular to the polarization direction of incident light, respectively. The variation of longitudinal interval D results in the redshift of transmission peak due to the change of coupling strength of LSPPs near the single apertures. The amplitude of transmission peak decreases with the increase of d_{y} and is less than that in the case of d_{x}, which originates from the difference in coupling manner between LSPPs and the localized natures of LSPPs.  相似文献   

14.
The transmission of p-polarized plane wave through Ag/SiO2 multilayer films perforated with periodic subwavelength air slits is investigated by using the finite-difference time-domain (FDTD) method. The results show that the optical transmission property is mediated by the interference among the propagating coupled-SPP modes along the lateral direction inside the SiO2 layers and the conditions of Fabry-Pérot-like resonance along the longitudinal direction together. When some geometric parameters are suitably initialized, the high transmission peaks can split into more peaks as the functional layer (metal/dielectric/metal sandwich stack) number increases, and the wavelength of the same-order transmission peak exhibits a red shift as the grating period increases.  相似文献   

15.
贺梦冬  马旺国  王新军 《中国物理 B》2013,22(11):114201-114201
In this paper,we reveal that the enhanced transmission through a perforated metal film can be further boosted up by a V-shaped nanoslit,which consists of two connected oblique slits.The maximum transmission at resonance can be enhanced significantly by 71.5%in comparison with the corresponding vertical slit with the same exit width.The value and position of transmission resonance peak strongly depend on the apex angle of the V-shaped slit.The optimum apex angle,at which the transmission is maximal,is sensitive to the slit width.Such phenomena can be well explained by a concrete picture in which the incident wave drives free electrons on the slit walls.Moreover,we also simply analyze the splitting of the transmission peak in the symmetry broken V-shaped slit,originating from the resonances of different parts of the V-shaped slit.We expect that our findings will be used to design the nanoscale light sources based on the metal nanoslit structures.  相似文献   

16.
本文利用数值模拟的方法研究了两种不同的非对称领结型纳米孔结构的光学特性。对于偏置间隙的领结型纳米孔,其基模共振与孔的周长呈线性关系。并且,不同的间隙尺寸对间隙偏置的敏感度不同。对于间隙的一边的结构发生变化的领结型纳米孔,基模共振可以通过改变单个几何参量(剩余部分的高度h2)进行线性调制。另外,研究中还观察到了类Fabry-Perot共振的共振峰分裂。我们在这项工作中提出的这两种打破领结型纳米孔的对称性的方法可以灵活地对领结型纳米孔结构的共振进行操控。  相似文献   

17.
李敏  张志友  石莎  杜惊雷 《物理学报》2010,59(2):958-963
提出同时优化亚波长金属透镜结构凹槽宽度和深度,以改善亚波长金属透镜的聚焦特性.基于有限时域差分法,详细研究了凹槽宽度和深度变化对其焦斑的峰值半宽、焦斑强度、归一化聚焦效率以及焦距的影响.通过探讨金属透镜的聚焦规律及其物理机理,给出了金属透镜的优化设计方法,为利用金属透镜实现光波的纳米聚焦及灵活操控提供了理论基础.  相似文献   

18.
Transmission properties of light through a vertical nanoslit milled in a metal film with a defected horizontal nanocavity by introducing a groove-cut nanostrip nearby are investigated. It is observed that the transmittance can be substantially changed in a large range when adjusting the depth of the groove or its position cut in the horizontal nanocavity. Moreover, the variations of the transmittance are given according to different matchings among the magnetic fields at the entrance of the isolated groove, at the entrance of the isolated vertical nanoslit, and at the join position of the horizontal nanocavity to the groove. The obtained results are analyzed physically in detail.  相似文献   

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