【摘 要】
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传输表面等离激元（Propagating Surface Plasmon,PSP）其最显著的特性是将能量约束在亚波长尺度,传播速度接近光速,具有空前的太赫兹带宽。PSP所具有的特性使其有希望成为未来纳米回路中信息传输的载体。其中,实现PSP的高效激发是设计基于PSP的纳米光子器件的关键,在小空间中有效激发PSP对于表面等离子体光子电路的发展是必不可少的,因此需要探究如何让光耦合到PSP的耦合效率更
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传输表面等离激元（Propagating Surface Plasmon,PSP）其最显著的特性是将能量约束在亚波长尺度,传播速度接近光速,具有空前的太赫兹带宽。PSP所具有的特性使其有希望成为未来纳米回路中信息传输的载体。其中,实现PSP的高效激发是设计基于PSP的纳米光子器件的关键,在小空间中有效激发PSP对于表面等离子体光子电路的发展是必不可少的,因此需要探究如何让光耦合到PSP的耦合效率更高,开展对其激发效率调控的研究。对PSP进行系统成像并对其激发效率调控的研究可以推动等离激元器件小型化,集成化的进程。由于PSP能量被约束在亚波长尺度,利用近场显微对其开展成像表征研究是揭示其物理特性和优化其激发效率的先决条件。本文主要利用PEEM（Photoemission Electron Microscopy,PEEM）技术对银纳米薄膜上刻蚀的凹槽耦合结构处激发的PSP进行系统的近场成像,并利用双光束泵浦-探测实验对PSP激发效率的调控进行研究。具体研究内容与结果如下:（1）开展PSP近场表征的研究。利用PEEM技术对PSP进行近场表征,获取PSP的PEEM近场干涉图像。系统测量了入射激光波长为720-900nm时,PSP与入射激光干涉图案的条纹周期为5.9μm-7.7μm,PSP的波长为700nm-879nm。实验结果与理论模拟结果一致。（2）开展单光束对PSP激发效率调控的研究。利用PEEM技术对PSP的激发效率进行调控研究。结果表明:通过调节入射激光的偏振方向可实现对PSP激发效率的调控。由实验结果可知,当入射激光偏振接近0°（P偏振）时,PSP的激发效率最高,当入射光偏振接近90°（S偏振）时,PSP的激发效率最低。单光束时有限时域差分方法（Finite Difference Time Domain,FDTD）模拟结果与实验结果一致。（3）开展利用双光束泵浦-探测对PSP激发效率调控的研究。由于单光束的研究存在泵浦光的干扰,所以我们利用双光束泵浦-探测实验,排除泵浦光对PSP激发效率的干扰。由实验结果可知,当入射激光偏振接近0°（P偏振）时,PSP的激发效率最高;当入射光偏振接近90°（S偏振）时,PSP的激发效率最低。与单光束实验结果相同的原因是,PSP的激发效率由泵浦光的垂直分量作为主导。相较于FDTD模拟结果,在双光束泵浦-探测实验中归一化光发射电子产额随入射激光偏振方向变化的曲线出现平台区,我们把这一现象归因于探测激光的背景噪声淹没了PSP激发效率的变化。
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