一维金属光栅的光学反射吸收 - 副本

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1、物理学报摇粤糟贼葬孕澡赠泽援杂蚤灶援摇灾燥造援远园袁晕燥援员员渊圆园员员冤摇员员源圆员猿鄢一维金属光栅的光学反射吸收员冤员冤员冤圆冤覮傅正平摇林摇峰摇朱摇星员冤渊北京大学物理学院袁北京大学人工微结构与介观物理国家重点实验室袁北京摇员园园愿苑员冤圆冤渊国家纳米科学中心袁北京摇员园园员怨园冤渊圆园员员年源月愿日收到曰圆园员员年源月员怨日收到修改稿冤摇摇利用砸悦宰粤渊则蚤早蚤凿糟燥怎责造藻凿鄄憎葬增藻葬灶葬造赠泽蚤泽冤方法研究了一维金属光栅的反射特性袁考察了瑞利反常尧表面等离激元驻波共振和几何共振三种共振吸收机理袁分析了这三种机理的相互作用袁如表面等离激元驻波共振和几何共振可以形成混合模式援在

2、反射式复合金属光栅中袁确认了第四种共振形式袁即相位共振援数值计算表明相位共振对光学吸收的影响有两种形式院当光栅周期大于一个波长时袁相位共振导致尖锐的吸收峰袁峰位在几何共振吸收峰一侧曰当光栅周期小于一个波长时袁相位共振导致混合模式的共振吸收峰发生劈裂援对一维金属光栅反射特性的研究增加了对金属光栅共振吸收模式及其相互作用的认识援关键词院一维金属光栅袁瑞利反常袁表面等离激元袁相位共振孕粤悦杂院源圆郾苑怨郾阅躁袁源圆郾圆缘郾月泽袁苑猿郾圆园郾酝枣的光栅结构袁如复合式金属光栅中袁还存在第四种员郾引言作用机理院相位共振援对于相位共振的研究更多地咱怨袁员园暂是关注透射式的复合金属光栅及其调制型的相咱员

3、员袁员圆暂一维金属光栅是在空间的一个方向上周期性位共振结构袁而对于复合金属光栅反射特性的咱员猿袁员源暂变化的金属结构袁如周期性凹槽阵列袁狭缝阵列等援研究相对较少援金属光栅在表面增强的拉曼散对于一维金属光栅的研究可以追溯到员怨世纪初袁射尧生物探测和亚波长范围的聚焦等领域有重要应咱员缘袁员远暂宰燥燥凿首先注意到袁在某些狭窄的光谱区间袁一维金用援复合金属光栅引入了新的可调节的结构参属光栅的反射率出现剧烈的变化援这种现象被人们量袁从而在调控近场能量分布和光栅反射特性方面咱员暂称为宰燥燥凿反常援此后袁砸葬赠造藻蚤早澡袁匀藻泽泽藻造袁韵造蚤灶藻则有更大的灵活性援对复合金属光栅反射特性的研究等先后对一

4、维金属光栅的光学性质做了详细的研有助于更好地设计光栅结构袁得到所需要光学特性究袁确认并且区分了两种共振机理院瑞利反常的光栅援渊砸葬赠造藻蚤早澡葬灶燥皂葬造赠袁砸粤冤和表面等离激元驻波共振我们利用砸悦宰粤渊则蚤早蚤凿糟燥怎责造藻凿鄄憎葬增藻葬灶葬造赠泽蚤泽冤方咱员苑袁员愿暂渊泽怎则枣葬糟藻鄄责造葬泽皂燥灶责燥造葬则蚤贼燥灶泽贼葬灶凿蚤灶早憎葬增藻则藻泽燥灶葬灶糟藻袁法袁模拟计算一维金属光栅的反射特性袁考察咱圆要源暂杂孕孕鄄杂宰砸冤援圆园世纪怨园年代后袁随着纳米加工了各种共振吸收作用机理和它们之间的相互影响援技术和数值模拟方法的进步袁人们更多地关注厚度确认在复合金属光栅中的相位共振袁并且进一

5、步研可以和入射光波长相比拟的浮雕式光栅援如在超透究了相位共振如何影响金属光栅的反射率援在不同射的研究中袁人们关注厚度可以和波长相比拟的小的参数区间袁讨论了相位共振的两种不同的表现孔尧狭缝和周期性结构袁进而用云葬遭则赠鄄孕藻则燥贼腔共振形式援咱缘袁远暂模式来解释超透射现象援在衍射光栅中袁有学咱苑暂者提出杂杂砸渊泽怎则枣葬糟藻泽澡葬责藻则藻泽燥灶葬灶糟藻冤机理袁也有圆郾理论模型文献中称之为几何共振渊早藻燥皂藻贼则蚤糟则藻泽燥灶葬灶糟藻袁咱愿暂郧砸冤袁用于解释金属光栅的反射谱援在更加复杂计算所用的一维金属光栅模型如图员渊葬冤所示援鄢国家重点基础研究发展计划渊批准号院圆园园苑悦月怨猿远愿园园冤和

6、国家自然科学基金渊批准号院远园怨苑苑园员缘袁员园缘苑源园园圆袁远员员苑远员圆园冤资助的课题援覮通讯联系人援耘皂葬蚤造院扎澡怎曾蚤灶早岳责噪怎援藻凿怎援糟灶訫圆园员员中国物理学会悦澡蚤灶藻泽藻孕澡赠泽蚤糟葬造杂燥糟蚤藻贼赠摇澡贼贼责院辕辕憎怎造蚤曾遭援蚤责澡赠援葬糟援糟灶员员源圆员猿鄄员摇摇摇摇物理学报摇粤糟贼葬孕澡赠泽援杂蚤灶援摇灾燥造援远园袁晕燥援员员渊圆园员员冤摇员员源圆员猿光栅的材料为金袁本文中采用入射光的真空波长姿园匀赠袁域渊曾袁扎冤越匀赠袁蚤灶糟鄱藻曾责渊蚤噪曾袁皂玉曾冤鄱憎皂袁躁皂躁越苑园园灶皂袁真空波矢噪园越圆仔辕姿园袁金的相对介电常垣数原怨郾园源垣员郾园远蚤咱员怨暂袁介质

7、相对介电常数为员渊即介伊喳糟躁藻曾责渊原噪园择躁扎冤原质中波长姿越姿园冤袁进行模拟计算援入射光为栽酝波袁垣糟躁藻曾责咱噪园择躁渊扎原澡冤暂札援渊猿冤即入射光的磁场方向与入射面垂直援对于复合光栅这里憎皂袁躁和择躁通过解由区域域内麦克斯韦方程导的情形袁模型如图员渊遭冤所示援主要的固定参数有院出的本征方程确定袁择躁表示第躁个本征值的平方根袁光栅凹槽宽度憎越园郾员姿袁入射角兹越园袁复合光栅周憎皂袁躁代表第躁个本征矢量的第皂个分量援然后利用区