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金属光栅对表面等离子体波的辐射抑制研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O436.1[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]四川大学物理科学与技术学院,成都610064, [2]福建华科光电有限公司,福州350014
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61377054)资助的课题.
中文摘要:

对金属光栅进行严格耦合波理论计算,得到了780和1500nm波长入射光条件下不同光栅调制深度(20—80nm)对应的反射谱.根据Fano理论推导了描述反射谱线的经验公式,最后应用有限元法计算光栅表面近场电场分布,验证了公式的正确性.反射谱线公式反映出光栅耦合表面等离子体的各个物理效应,其中最重要的是反映出光栅在某一调制深度下对表面等离子体反耦合的抑制作用,这一发现为设计光栅能量约束器件提供了物理依据.

英文摘要:

Surface plasmon polaritons (SPP) are widely investigated in many fields because of the surface confinement of their electromagnetic field. Grating coupling is one of the methods to achieve the momentum match between light in free space and the surface plasmon to excite SPP. Because of the nature of the grating coupling, its parameters will greatly affect the coupling efficiency. Varying the grating modulation depth but keeping other parameters unchanged, we investigate the reflection spectra of one dimensional rectangle metallic grating by rigorous coupled-wave theory under the irradiation of incident light of 780 and 1500 nm in wavelength, respectively. According to Fano theory, the reflectance of metallic grating is the result of interference of two components, i.e., a directly reflected mode from the metal surface and a resonance radiation mode coupled out by the SPP propagating along the grating surface. We derive the Fano-type expression to describe the reflection spectra, and explain the contributions of directly reflected mode, SPP resonance radiation mode and the interference between these two effects. Near-filed electromagnetic distribution on metallic grating surface proves that the Fano-type expression is accurate enough to reflect the nature of the interference between the direct and radiation modes. Most importantly, our results from the expressions suggest that in some special grating condition, the metallic grating almost completely suppresses the SPP radiation propagating from grating to free space, which means that the energy of light can be completely trapped inside the grating. The phenomenon can be employed in designing light trapping device.

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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