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《基于散射矩阵方法的金属光子晶体薄膜异常光学透射研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第31卷第1期光学学报Vol.31,No.12011年1月ACTAOPTICASINICAJanuary,2011基于散射矩阵方法的金属光子晶体薄膜异常光学透射研究*袁晓东刘肯叶卫民张检发曾淳(国防科学技术大学光电科学与工程学院光子技术教研室,湖南长沙410073)摘要散射矩阵方法是一种基于频域的研究方法。将散射矩阵方法用于亚波长周期性金属小孔结构的透射特性研究。以金属铜薄板为研究对象,薄板刻蚀方格子光子晶体空气圆孔;用洛伦兹-德鲁德(LorentzDrude)模型来表征铜的介电常数
2、;对不同的薄板厚度、周期大小和空气孔孔径的结构进行透射谱分析。并与时域有限差分方法计算所得结果相对照,二者吻合较好。仿真结果表明,如果在金属薄板上刻蚀亚波长周期性空气孔,原本不能透射光波的金属薄板将会出现异常透射现象。这是由周期性金属小孔中表面等离子波子共振导致的结果。用散射矩阵方法与时域有限差分方法分别基于频域和时域进行仿真,二者相互验证,从而可以有效地检验结果的正确性,进而减少以实验来验证时域有限有限差分仿真结果的成本,增强仿真能力。关键词散射矩阵;金属薄膜异常透射;时域有限差分中图分类号O431
3、.1文献标识码Adoi:10.3788/AOS201131.0131001StudyonExtraordinaryOpticalTransmissionthroughArraysofHolesMetalFilmsBasedonScatteringMatrixMethodYuanXiaodongLiuKenYeWeiminZhangJianfaZengChun(PhotonicLaboratory,CollegeofOptoelectronicScienceandTechnology,N
4、ationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha,Hunan410073,China)AbstractScatteringmatrixmethodisaresearchmethodinfrequencydomain.Transmissionspectraofmetalfilmswithperiodicairholesisstudiedbasedonthismethod.Copperslabsetchedwithperiodicsquarelatticeofairh
5、olesareused.LorentzDrudemodelisusedtodescribepermittivityofcopper.Transmissionspectraareobtainedfordifferentthicknessesofcopperslabs,differentlatticeconstantsanddifferentradiiofairholes.Theresultsagreewellwiththeresultsobtainedbyfinitedifferencetimedom
6、ainmethod(FDTD).Itisshownthatwhilelightcannotbetransmittedthoughtmetalslabs,extraordinaryopticaltransmissionscanbeobservedifmetalslabsaredrilledwithperiodicairholes.Thisismainlycausedbysurfaceplasmonresonanceinthemetalphotoniccrystalslabs.Resultscanbeverif
7、iedbycomparingthemobtainedfromthescatteringmatrixmethodinfrequencydomainandtheFDTDmethodintimedomain.Thusitcanreducethecosttoverifytheresultsexperimentallyandenhancetheabilityofsimulation.Keywordsscatteringmatrix;extraordinaryopticaltransmissionofmetalfil
8、ms;finitedifferencetimedomainmethod(FDTD)OCIScodes310.6628;050.1755;050.5298;050.6624[2]1引言等报道了各种亚波长金属小孔结构的异常透过现象。此后,这一现象引起了研究人员的广泛关注,大对于较大的金属网孔的透射分析,始于1962[3,4]年[1]。随着纳米科技的进步,在金属上刻蚀小于可量的实验及理论研究也随之开展。亚波
