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基于辅助电介质层的棱镜表面等离子体共振效应研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN405[电子电信—微电子学与固体电子学]
  • 作者机构:[1]南京航空航天大学,机械结构力学及控制国家重点实验室,南京210016
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:51275239)、国家自然科学基金国际合作与交流项目(批准号:51161120326)、航空科学基金(批准号:20125652055)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:2012321811003)和江苏高校优势学科建设工程资助的课题.
中文摘要:

研究了一种基于棱镜基底-辅助电介质层-金膜-待测介质四层结构的表面等离子体共振(surfaceplasmonresonance,SPR)效应激励模型.采用薄膜光学与波导理论,探索了由辅助电介质层与金膜复合而成共振薄膜对SPR效应的激励机理与调制特性.借助时域有限差分方法,数值模拟得到辅助电介质层属性与共振能量传输特性关系.在此基础上,构建了波长调制型棱镜辅助电介质层结构SPR激励系统.研究结果表明,当待测介质折射率相同时,相较基于棱镜基底一金膜,待测介质三层结构的Kretschmann激励模型,辅助电介质层激励模型共振光谱整体向长波方向偏移且半波宽度出现显著展宽效应.而当待测介质折射率增大时,辅助电介质层型激励模型的共振光谱不仅会向长波方向偏移,而且折射率响应灵敏度比棱镜Kretschmann三层激励模型高出75%.因此该模型能够为诸如高灵敏度检测、新型光学滤波与调制器件设计等领域的研究应用提供理论与实践储备.

英文摘要:

A prism surface plasmon resonance (SPR) incentive model based on the dielectric-aided layer structure is studied. The model consists of four structure layers: prism-dielectric-aided layer-gold-environmental media. According to the thin fihn optics and waveguide theory, the excited mechanism and modulation characteristic of SPR effect are explored based on resonance composite film composed of dielectric-aided layer and gold film. Numerical simulation is conducted on the relation of layer thickness, film dispersion characteristics and resonance eiiergy transfer by the finite difference time domain method. Thereby, the wavelength modulation prism dielectric-aided layer SPR excitation system is also developed. Results show that with the same refractive index of liquid, the SPR resonance spectrum of dielectric-aided layer incentive model shifts to the longer wavelength region and the resonant halfwave width is wider than the spectrum of common Kretschmann incentive model based on prism-gold-environmental media. With increasing refractive index, the SPR resonance spectrum redshifts, and its sensitity is 75% higher than the common incentive model. The designed model can effectively improve the sensitivity of the prism surface plasmon resonance effect, and in the areas such as high sensitivity detection, new types of optical filter, the modulator and other fields the SPR technology may provide a theoretical and practical basis.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876