二维波导结构中类电磁诱导透明及其物理机制的研究.pdf

结构中，在波长大于阵列周期a。的范围内不会有衍射作用，然而图1·1中在大于 nlTl和2=1370am处，却分别出现了一个透射极大值。其 阵列周期的波长2=1050 中在波长2=1370lain处出现最大的透射值，这时对应的波长值为阵列结构中孔的 直径大小的十倍左右。对于周期性圆柱形孔阵列结构，其圆柱截面的半径为，．， 在截面上取一个晶格常数为a的正方形晶格，光学透射效率可以表示为： 丁(A)=刀，．2／a2，计算可知，此结构在最大的透射值处的光学透射率m)≥2，即 此处的光强比直接照射到孔中的光强还要多出一倍以上，这就意味着一部分没有 直接照射到孔阵列上的光也发生了透射。 ，、 基 、_一 蚤 昌 。 聋 ‘一 a ．9 踢 吕 们 写 f= Wavelength(m) 图l-1周期性银膜孔阵列结构的零阶透射谱 为了探究上述EOT现象潜在的物理机制112。18l，国内外相关研究几乎测试了 所有可能导致这一现象的因素，譬如金属的类型、金属薄膜的厚度、孔的直径大 小，孔阵列的周期等【ll，19‘201。其中两个重要的实验结果将表面等离子体和EOT 现象联系起来，并认为后者是由前者引起的。其中一个实验结果是Ebbesen等人 在半导体锗膜上制做的孔阵列结构，在这一结构中，入射光波通过时没有产生预 想中的EOT现象，这就表明了金属类型的重要性。同时在光照射的情况下对金 属银和半导体锗进行了测试，发现后者的等离子体浓度远远低于前者，这也就意 人在此基础上进一步指出超强透射产生的直接原因是金属薄膜上下两表面的等 离子体的激发。另一实验结果是金属薄膜结构的透射谱随入射光角度的改变而改 变。当光和SPPs在反射光栅上耦合【22。26J时，可以观测到微小的角度变化就会导 致透射谱有很明显的改变。随着角度的变化，透射峰的光强也随之改变，甚至会 劈裂为两个新的透射峰，并且两个峰之间的距离会不断增大。 万方数据 1．2表面等离子体激元基本性质及其激发方式 表面等离子体是金属中的自由电子和介质中的电磁场耦合振荡形成的沿金 属表面传播的一种表面倏逝波。如图1．2所示，Z轴表示离金属面的距离，在金 属表面上即Z=0时，表面电磁场的强度最大。磁场强度在垂直于表面的的方向 上成指数形式衰减，当Z,+oo时，电磁场的强度趋向于零。当表面等离子体激 元大量激发时，如图1．2所示，在金属表面会形成正负电荷的交替积累，此时表 面电磁场的强度会急剧增强，这个电磁波就是通常所说的表面等离子体波。 固 { ＼ Jr人鸭l。 ‘ 吣／ 矸 图l一2(a)图金属-介质表面等g-t-体激元的电