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在金属薄膜上制备的表面等离激元颜色滤波器具有很强的颜色可调性,且不会受高温和紫外光照射影响其性能,具有很大的潜在应用价值。这种滤波器由金属薄膜上的周期孔阵组成,仅仅通过改变单层金属薄膜上的小孔尺寸和形状、小孔排列方式和阵列周期等参数,就可以方便地改变滤波颜色。 本文主要研究金膜上圆形、方形和矩形孔阵列构成的颜色滤波器在偏振光入射下的颜色显示和透射滤波特点,并根据圆形孔阵列和矩形孔阵列在偏振光入射下的颜色选择特点制备出复合颜色滤波器。 在理论模拟方面,我们首先利用时域有限差分(Finite Difference TimeDomain,FDTD)方法,研究平面波入射下,200 nm厚的金膜上亚波长圆形、方形和矩形孔的单个结构和周期阵列结构的透射滤波特点。分析表明,由单个孔造成的局域表面等离激元(Localized Surface Plasmon,LSP)共振和由小孔阵列周期造成的表面等离激元极化子(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)是影响小孔阵列透射滤波的两个主要因素。圆形和方形孔阵列主要受到了两者的共同作用,而矩形孔阵列由于其几何形状的特殊性受到局域表面等离激元作用更大,且受偏振影响明显。 实验上在石英衬底上淀积200 nm厚的金膜,在偏振光入射下研究了圆形、方形、矩形亚波长尺寸小孔方阵列的颜色显示和透射滤波特点,实验结果与FDTD模拟结果能很好对应。亚波长矩形孔阵列随入射光偏振改变的颜色变化比圆形孔和方形孔的情况更加明显。分析表明,局域表面等离激元共振在亚波长周期阵列结构的超透射滤波过程中起主要作用,其作用效果也会同时受到表面等离激元极化子的调制。如果局域表面等离激元共振作用不存在,表面等离激元极化子的作用也无法体现。 根据不同形状小孔周期结构透射光颜色随入射光的偏振变化特点,我们制备出了包含两种小孔形状的复合周期结构。随着入射光偏振方向的改变,该结构会显示出不同的颜色图案,为表面等离激元的光电应用提供基础。