论文部分内容阅读
表面等离激元之所以能成为当前研究的热点,主要在于它特有的亚波长和场增强特性与金属微结构体系相结合而产生的一系列的具有新颖的光学现象;而随着理论研究的深入和现在微加工技术的的进步,这些新型的光学现象已经逐渐与应用相联合,形成了一门新的学科,即微纳光子学;而正是由于这些等离激元独有的光学特征,使得微纳光子学在数据储存,超分辨成像,光准直,太阳能电池,生物传感器以及负折射材料方面有着重要的应用前景。 增强透射是等离激元与微纳结构相结合而产生的一个重要性质,光入射微纳米阶段亚波长周期性结构后出射的光在某些波段得以增强这一特点由于其在先进平板印刷,高分辨率成像,偏振编码等方面有重要的应用前景而被特别的重视;而前人主要把研究的目光聚集在增强透射现象中低阶模式,这是主要由于在低阶模式上的透射强度最高,应用面最广决定的;而在增强透射现象中,普通衬底下(如石英衬底)的高阶模式很容易与空气模式发生杂化,使得研究难度加大;且高阶模式的透射强度较低阶模式更小,应用面较低,故而对于增强透射现象的高阶模式较少有人研究,这就导致了在高阶模式下能够研究分析的一些现象难以得到详细的解析。 而由于局域等离激元(LSP)的影响,使得在增强透射现象中,对称性缺失的周期性维纳结构对于不同偏振方向的入射光有一定的选择作用,这种十分新颖的光学性质可以与微结构加工(如FIB)等应用相结合,以期望达到构建偏振可调的矢量光场的目的。 本文的研究对传统的亚波长孔阵的增强透射现象做了拓展,一方面在增强透射现象中的低阶模式下做了激光可调矢量光场的研究,另一方面采用高折射率的衬底,以避开空气模式对于谱线的影响而着重去研究高阶模式下的一些物理问题。且以此为研究核心,利用矩形孔阵对入射光的偏振选择这一特征为基础,着重做了以下研究。 1、从矩形亚波长周期性结构对于垂直于其长边偏振的入射光有最大的透射率这一思路入手设计并实现了通过空间结构在二维平面上的周期性排布来获得空间非均匀排布的矢量光束的方法,并拓展至电激发的LED发射上;以瑞利-索末菲公式为模拟基础,模拟并推导偏振调控的二维周期光栅的Talbot效应。 2、研究了金属孔阵结构中小孔的形状和取向对于EOT现象的光谱特征的影响,发现矩形孔阵结构中SPP高阶透射模受到不同小孔取向调制影响的规律,通过类比圆孔周期性结构,指出了占空比和不对称性是在高阶模式谱线发生红移的主要原因。 3、尝试着将点阵结构透射谱线的研究从远程推广到近场、将传统观察金属表面SPP的油镜泄露模显微系统拓展到金属/介质混合波导体系,以不同方向电场偏振光激发出同一模式,其SPP波的共振方向不同这一思想为基础,利用在金属介质混合波导上打出光栅结构进行观测这一试验方法,对TE,TM波在波导上激发的模式的强度进行了分析,论证了实验中TE波在导膜上激发模式无法被观察而TM波在导膜上激发的模式可以被观察到的主要原因,指出:于TE波激发的模式来说,其入射光偏振方向影响所导致的特殊模场是其永远无法被LRM观察到的原因。