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利用矩形金属周期阵列实现局域电场的增强和共振波长的可控
  • ISSN号:1000-0593
  • 期刊名称:《光谱学与光谱分析》
  • 时间:0
  • 分类:O482.3[理学—固体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]弱光非线性光子学教育部重点实验室、南开大学物理科学学院,天津300071
  • 相关基金:国家基础科学人才培养基金项目(J1103208); 天津市科技支撑计划重点项目(12ZCZDGX02100); 天津市科技兴海项目(KJXH2011-11)资助
中文摘要:

基于表面等离激元共振(SPR)的原理,设计了一种具有矩形凹槽周期阵列微结构的金属增强基底。利用有限元方法对基底表面附近电场的分布进行了理论模拟分析,结果表明在SPR共振情况下,其凹槽微结构坑口处可得到强局域场,局域电场强度Emax/E0可达20。通过改变结构的周期、凹槽长度l、宽度w以及环境介质,SPR共振峰发生规律性的移动,波长覆盖范围为500~1 000nm。入射光沿x方向偏振的情况下,随着结构x方向周期Px的增加,SPR共振峰明显红移。当入射光波长与Px相当时,观察到凹槽内局域电场突然减小的现象。这是由于满足了波矢匹配条件,传播型SPP被激发导致的。改变凹槽长度l,发现共振波长随l的增加红移,近似呈线性关系。环境介质折射率的增加也会引起共振峰的红移。而凹槽宽度w的增加将导致其蓝移。这种规律性的移动为实现共振波长的调控提供了途径。受Jain研究报道的启发,矩形凹槽结构可以等效为两对偶极耦合模型的组合,从而解释SPR共振峰随结构参数变化而发生的移动。

英文摘要:

The authors have designed a novel type of periodic rectangular pit nanostructure substrate based on the surface plas-mon principle.Finite element method was employed to simulate the optical near-field distribution.Strongly enhanced field whose electric intensity Emax/E0 can be as high as 20 at resonance frequency appears around pithead of the periodic structure.As the pe-riod of structure,pit length l,widthωand environment change,the authors observe the regular shifting of plasmon resonant wavelength which can cover the range from 500 to 1 000 nm.The red shifts of SPR resonance peaks are increased with the incre-ment of period Px when incident light is polarized along x axis.An abrupt decrease in localized electric field in the pit is observed as incident wavelength approaches Px .This is due to the satisfaction of wave vector matching condition and the excitation of propagating SPP.SPR resonance peaks also red shifts with the increment on pit length l and environment dielectric refractive in-dex,presenting a linear dependence with pit length l.While the resonance peaks are blue shifted with the increment of pit widthω.The results presented in this paper will provide a way to tune the plasmon resonant wavelength.Inspired by Jain’s report, SPR resonance peaks’shifting with the changing of structure parameters can be explained by viewing the rectangular pit nano-structure as combination of two pairs of dipole-dipole coupling models along x and y axis respectively.

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期刊信息
  • 《光谱学与光谱分析》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国光学学会
  • 主编:高松
  • 地址:北京海淀区魏公村学院南路76号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:chngpxygpfx@vip.sina.com
  • 电话:010-62181070
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0593
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2200/O4
  • 邮发代号:82-68
  • 获奖情况:
  • 1992年北京出版局编辑质量奖,1996年中国科协优秀科技期刊奖,1997-2000获中国科协择优支持基础性高科技学术期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,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,美国生物医学检索系统,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),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
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