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表面等离子激元是局域在金属和电介质界面的一种元激发,它是自由电子和光波电磁场具有共同的频率而形成的一种集体振荡态,为发展新型光子器件、宽带通讯系统、新型光学传感器和测量技术提供了可能。表面金属微结构是表面等离子激元激发和传播的必要条件和载体,通过改变金属的表面结构,在金属表面制作微米及亚微米周期结构可以实现表面等离子激元的激发并能改变其性质。传统的表面微结构的制作方法集光学、精密机械、超高真空、计算机自动控制等高新技术于一体,带来不少工艺的复杂性,因此很有必要发展一种新型简单的表面微结构制备方法。
在本论文中,我们提出了一种光学诱导化学沉积的方法制备了表面金属微结构。这种光学诱导的制备方法不需要用高压、真空、自动控制等价格昂贵、体积庞大的设备,具有简单方便、灵活和易于操作等特点,为发展新型的金属微结构制备工艺提供了新的选择。本论文的主要工作包括以下三个方面:
第一,利用激光诱导化学沉积的方法,在玻璃基底上成功制备了银纳米颗粒薄膜。研究了非聚焦光下,激光正入射诱导沉积银纳米颗粒薄膜的情形:在银膜制备过程中,其沉积速度跟辐照时间、辐照激光的功率成正比,而与辐照光束的面积成反比。在特定区域的光强下,我们初步给出了沉积银膜的厚度与曝光量的关系。
第二,利用双光束干涉的方法制备了亚微米周期的表面褶皱银颗粒光栅结构;同时利用移相分次曝光法制备了突破衍射极限的银颗粒光栅结构,该光栅的周期为225nm,光栅质量有待提高。
第三,研究了表面金属微结构在表面等离子激元中的应用,利用制备出的银纳米光栅耦合激发了SPPs,并初步进行了不同的光强调制度m下光栅表面等离子激元的激发。