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金属亚波长结构中的增强透射效应是一个有趣的现象,这不仅在于它的应用前景,而且它自身的物理机制就是一个争论的焦点,尤其是表面等离激元的引入,更是让人们的精神为之一振,因为表面等离激元可以把电子和光子结合在一起,这为下一代的光电集成器件提供了一条途径。本文对一维和二维的金属亚波长结构的光学透射进行了实验和理论的研究,主要内容有:
一、一维狭缝阵列的透射。通过研究周期狭缝阵列和Fibonacci狭缝阵列的透射,可以发现一维狭缝阵列的透射效率和点阵的傅立叶系数的大小有密切的关系,大的傅立叶系数对应高的透射效率,反之则是低的透射效率。一维狭缝阵列的透射峰是腔模和表面衍射波共同作用的结果,随着金属膜厚度的增加,透射峰的数量会增多并且峰宽会变窄,而随着狭缝宽度的增加,透射峰的位置会蓝移同时峰宽也会展宽。通过与理想导体的对比表明,SPP的参与将使透射效率降低,同时使峰位产生红移。
二,二维Archimedean孔阵的透射。主要从实验上研究了复式点阵A4和A7的透射性质,其结果表明透射效率和透射谱线的形状与点阵倒格矢的大小及强度有关。这样我们就可以通过设计点阵(尤其是复式点阵)和调节倒格矢的傅立叶系数的大小从而十分方便的调控亚波长孔阵的透射性质,也为我们设计亚波长光学的原型器件提供了一条依据。
三,亚波长透射中的耦合。亚波长周期结构对SPP的散射,同电子在晶体中的传播相似,也会产生带隙和耦合。我们分别对一维和二维情况作了研究,当金属上下界面的模式相耦合时,在透射谱中会有带隙表现。二维孔阵的透射由于不支持传播模式,能量主要通过SPP的相干叠加传输,它的耦合作用要比一维狭缝阵列的强。与低频电磁波的增强透射相比,SPP的激发对光频段的增强透射效应有减弱的作用。