介质加载型表面等离激元透镜的研究

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由于光波衍射极限的存在,传统光学器件的尺寸不能做到亚波长的量级,这限制了其在纳米领域中的运用。近年来,随着微纳加工技术的发展,一种束缚于金属表面的电磁模式引起了人们的广泛关注。这种被称为表面等离激元(SPP)的电磁模式能够很好的将电磁场的能量局域在金属的表面,同时基于该电磁模式的光子器件能够很容易地突破光波的衍射极限,这使得其能够被广泛地运用于现代科学的各个领域。目前已经提出了各种基于表面等离激元的纳米光学器件,如表面等离激元波导、纳米谐振腔、表面等离激元透镜等。   本文提出了一种由金属圆盘和圆锥形介质薄膜组成的表面等离激元透镜。在该结构中,介质薄膜的中心厚度比圆盘的半径小很多。有限时域差分的模拟的结果表明,这种结构能将正入射的电磁波汇聚成圆弧形的表面等离激元聚焦斑。这些聚焦斑的尺寸随着介质薄膜中心厚度的减小而减小,并在薄膜厚度等于某个值时汇聚成一个焦点。此外该结构还能实现较好的局域场增强。
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