表面等离激元局域模与腔模的共振耦合研究

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表面等离激元(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)是由金属-介电界面上自由电子集体震荡而产生的一种电磁波。表面等离激元使电磁场被限制在远小于光波长的横截面内,突破光的衍射极限。基于这一特性,表面等离激元具有广泛的应用,例如纳米传感器、亚波长集成光路和非线性效应增强等。近年来,表面等离激元在金属结构中的共振引起了大家的兴趣。表面等离激元中局域模和腔模的共振来源于不同的物理机制,两种共振模之间产生相互作用。本文主要研究表面等离激元中局域模与腔模的相互作用,设计了三个二维金属腔结构,分别是三角形腔、梯形腔和W形腔。通过时域有限差分法(FDTD)研究三个腔中表面等离激元局域模与腔模的相互作用。研究发现在三角形腔和梯形腔中激发了表面等离激元共振(SPPR)的明模和暗模。在梯形腔中添加一个楔形金属结构,形成W形腔,局域模在楔形金属结构尖端上被激发。随着楔形尖端高度的增加,窄带宽的局域模分别与W形腔中侧边上的表面等离激元共振(SPPR)的暗模和明模相消干涉,产生局域表面等离激元感应透明(LSPIT)和局域表面等离激元Fano共振(LSPFR)。一般腔共振模至少有一个维度大于半波长,而局域模可以在两个维度都被限制小于半波长的超小尺度内。局域表面等离激元感应透明(LSPIT)和局域表面等离激元Fano共振(LSPFR)可以用来设计传感器,实现在几个纳米尺度内传感颗粒的大小、位置和折射率,提高传感器的空间分辨率。
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