MIM结构的SPP模式理论与仿真计算研究.pdf

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1、第35卷第6期发光学报V01．35N。．62014年6月CHINESEJOURNALOFLUMINESCENCEJu。。．2014文章编号：1000—7032(2014)06-0737-05MIM结构的SPP模式理论与仿真计算研究陈佳音1，刘国军¨，王江安2(1．长春理_[大学高功率半导体激光国家重点实验室．吉林长春1300222．中国人民解放军海军工程大学电子T程学院，湖北武汉430033)摘要：为了进一步明确MIM(Metal—insulat。卜metal)波导结构的SPP(Surfaceplasmonpolariton)模式特性，

2、建立了MIM结构的SPP模式关系、激发系数和反射系数的理论模型。仿真数值计算结果表明：较大的介质厚度的TM基态模式衰减超过了振荡模式衰减，与传统的介质波导明显不同：TE模式表现为失真的介质光波导模式特性，其传播距离要远大于TM。；MIM结构中腔的Q值随着长度增加而增大，表明了SPP反射受限；腔的品质因数改变与端面关系密切；MIM波导可以在具有更大Q值下确保光波更好地耦合成需要的SPP模式。关键词：表面等离子体学；MIM波导；模式关系；品质因数中图分类号：0437文献标识码：ADOI：10．3788／培xb20143506．0737Ana

3、lysisofSPPModelTheoryandSimulationinMIMStructureCHENJia．yin1，LIUGuo—junh，WANGJiang．an2StateKeyLaboratoryofnighPowerSemiconductorlMtser，ChangchunUniversityofScienceandTechnology，Changehun130022，ChinaElectronic2．DepartmentofEngineering，NavalUniversi0ofEngineering，尸LA，Wuhan

4、430033，China)26．corn$Correst,ondingAuthor，E-mail：∥iu626@1Abstract：InordertofurtherclarifySPP(surfaceplasmonpolariton)modefeatureinMIM(metal—insulator—metal)waveguide，weestablishedthetheoreticalpatternofSPPmodelrelationshipsinwhichexcitationandreflectiontoefficientsareobt

5、ained．Aseriesofresultsllave1)eenderivedfiomnumericalsimulation．TEmodeissimilartodielectricwaveguidewithdistortion，anditspropagationdistanceismuchlargerthanTMo．QvalueinthecavityofMIMstructureincreaseswiththelength，whichindicatesalimitedreflectionofSPP．Thechangeofqualityfa

6、ctorinthecavityhasclosecon—nectionwiththeendface．MIMwaveguideensuresbettercouplingoflightintothedesiredpatternSPPintheconditionofvalue．greaterQKeywords：plasmonic；MIMwaveguide；modelrelationships；qualityfactor—-波。1舢。由于SPP使电磁场被限制在远小于光波引口长的横截面内，因而可以突破光的衍射极限限金属纳米结构的表面等离子激元(Su

7、rface制陋⋯。1979年，Plotz等。虬率先报道了在玻璃棱plasmonpolariton，SPP)是近年来国内外一个新的镜和增益介质中增加薄膜可以实现SPP增强传研究热点。SPP实质是金属表面电子在外加电磁输。2005年，Seidel等[9]首先采用Kretschmann场的激发下发生集体振荡所产生的电荷密度结构观察到了SPP的受激辐射．验证了Plotz提出收稿日期：2013．12—29：修订日期：2014—02—16基金项目：围家自然科学基金(60976056．60976038)资助项目738发光学报第35卷的反射率的函数特性

8、。2008年，Noginov等[1刚应但对于SPP波的产生而言，金属介电函数必须满用改进的Kretschmann结构测量了SPP的自发辐足Re[占1]<0。人射光频率小于金属的等离子频射。2010年，DeL