中文摘要：

本项目旨在研究电磁波与微结构金属薄膜表面等离激元的耦合,包括:建立相应的理论方法,计算具有亚波长微结构的金属薄膜的反射谱与透射谱;采用先进的薄膜制备方法在不同的衬底上制备金属薄膜,利用聚焦离子束设备对其进行微加工,制作相应的微结构图案;建立微光学测试系统,研究不同介质衬底,不同金属对透射谱的影响,研究表面微结构对等离激元的影响,从中提取相应的物理信息,为进一步制作微光学器件作准备. 具有压波长周期结构的金属薄膜在与电磁波相互作用过程中显示了丰富的物理现象,如透射光增强效应,透射光无衍射效应等.对金属表面等离激元的特性进行研究,对于揭示其丰富的物理内涵和开发其应用有十分重要的意义.

结论摘要：

本项目对亚波长微结构材料中光的传播特性及其耦合物理效应进行了系统的研究，包括对微结构金属薄膜中表面等离激元的性质进行了理论和实验研究，对亚波长压电体超晶格中极化激元的物理特性和耦合物理效应进行了系统的研究。研究表明金属薄膜上微结构的孔阵的对称性越高，光的增强透射能力越强；透射谱的峰谷结构不仅与微结构阵列的倒格矢有关，还与其相应的傅立叶系数的大小有关。通过原胞结构的设计，当傅立叶系数为零时，相应的峰谷结构消失，从而为调控光的透射特性提供了新的途径。在微结构金属薄膜增强透射的理论研究中，计及孔壁的表面阻抗边界条件，我们所得的解析结果与随后的实验结果吻合很好。在亚波长压电体超晶格中，电磁波与超晶格振动的强烈耦合导致声子极化激元。对声子极化激元的有关规律进行了探讨，首次对压电体超晶格中的黄昆方程给出了理论推导。此外，由于压电效应的各向异性，超晶格振动能引起两支正交的光电场之间的耦合，这种异常的耦合效应在一般的离子晶格中不存在。