中文摘要：

表面被周期调制的金属薄膜不仅具有类似于光子晶体的"能带结构"，而且呈现透过率异常增强和亚波长波导等许多奇异光学性质。这种金属薄膜被称为plasmonic crystal(这里暂且译为"等离激元晶体")，它在雷达、卫星通讯、亚波长光学、高密度磁光数据存储、太阳能利用、和集成光路的微型化等方面有着广泛的应用前景。最近，申请人提出了两种"等离激元晶体"的新型制备工艺一种是镂空模板(stencil mask)法，另一种光学全息法。所获得的器件工作波长在可见光到中红外波段。这两种方法具有工艺简单、成本低廉、实验重复性好和器件性能稳定等特点。这两种方法有申请人自己的独创性。本项目将继续开展这两种器件制作工艺优化、器件结构优化、和其中的表面等离子激元波物理机理的研究。本项目还将探求"等离激元晶体"在光调制和光增益等方面的应用。

结论摘要：

表面被周期调制的金属薄膜，即所谓等离激元晶体(plasmonic crystals)，具有异常透射率增强、和亚波长光阑等奇异光学性质，是当前光学领域的研究热点之一。对于响应在可见和红外波段的等离激元晶体，如何大面积和低成本制作等离激元晶体仍是一个亟待解决的问题。我们创造性地提出了一种等离激元晶体的新制备工艺――镂空模板(stencil mask)法，即先制作带有镂空图形的SU-8膜，然后将金属薄膜沉积在SU-8膜上。我们利用该方法成功地制备出面积为5x5 mm2、响应在红外波段的等离激元晶体。得益于这一新颖样品制备方法，我们能够对周期结构金属薄膜进行较全面的研究(1)从实验上揭示出表面等离子激元波在两层金属薄膜之间的相互耦合规律。这种耦合效应将器件的峰值透过率提高到60%以上；(2)发现了等离激元晶体具有分形效应，即当金属单元发生分形或在单元中包含多个小孔，等离激元晶体呈现双倍数的增强透射峰；(3)揭示了形状效应- - 局域化等离子激元波在透过率异常增强现象中的作用；(4)我们发现了等离激元晶体能对其上的半导体量子点进行显著地调制。