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《表面等离子激元波的光学二次谐波效应及应用__长程等离子激元波的二次谐波效应》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、−−+,,+第卷第期光学学报∗)!年∀月人#∃人#%∃&#∋(工)&#∋,)+./01/2!表面等离子激元波的光学关二次谐波效应及应用−长程等离子激元波的二次谐波效应陈湛郑家膘王文澄章志鸣3复旦大学物理系4提要,运用光束传播方法推导了长程表面等离子激元波产生的二次谐波场强公式并首次在银膜与各向同。性的均匀介质的多层膜结构中观察到长程表面等离子激元波产生的二次谐波增强效应理论分析与实脸。结果基本一致、一5,6青,+<众所周知在金属与介质界面处可以激发表面等离子激元波3(7289:;%&韶0。%,它沿表面传播而在垂直界面方向指数衰减。=9.简称(=4在包含有金属膜的多层
2、结(。,构中可以有多个%=被激发如果金属膜夹在具有相同光学常数的介质中间并且金属%,膜厚度减小到可以使两个界面处同时被激发起来的两个(=互相藕合的话这个藕合了%以退简并成电场对称分布和反对称分布的两个模式幻。,的(=波可氏近年来(92>?等人,进一步研究了上述两个模式的传播情况即指出电场反对称分布的模式在界面可以传播较,≅+<Α<729++<9长的距离称之为长程表面等离子激元波359Α/(89:+%,0=./简称≅。一一,5(Β=4并对介质金属介质结构中激发≅5(%=的可能性作了详细分析提出了结合#ΧΧ+∃53∋ΧΧ/<79Χ/?∃+Χ9,5/8/:Χ>+<4结构和Δ2/ΧΕ/Φ09<
3、<∃5结构而实现一一≅5(Β囚。,,=激发的现实性另一方面当(%=被激发时表面二次谐波3(ΓΗ4信号会大大,;,。。+<增强这一现象已为人们所熟知Ι,对≅5(%=也有同样的现象(>0等人借助于非必毛。。线性的切石英晶体观察到5(%=结构中二次谐波信号的增强效应0但切石英晶体。,的非线性信号掩盖了金属膜本身的谐波信号就金属膜本身来说二次谐波信号是由于膜。层两个表面的表面电流及电磁波渗透深度内体电流引起的非线性极化而产生的可以应用多层介质中光学方法求出由上述电流引起的反射二次谐波信号随激发光束入射角的变化关。,≅5(%属膜系本文用这种分析方法从理论上阐述了在=被激发时金表面及体内产生的。
4、,二次谐波增强信号与入射角的关系并用实验验证了理论分析的结论取得令人满意的结。果收稿日期,!年ϑ月Κ日Λ收到修改稿日期Μ!年Κ月!Ν日−。本工作得到中国科学院科学基金会资助那Ο光学学报卷二、理论分析,我们在介质一Π为了能分析金属表面电流及体电流的非线性作用金属介质结构中选用。,各向同性的均匀介质激发≅5(%=的样品结构如图所示其中图394为实际样品结,,构图314则是为了理论分析方便使等效于表面电流的偶极矩薄层处于界面处厚度可以,。,忽略不计的真空薄层内并分别以育和ϑ表示图中介质是棱镜其基频光折射率为,,,,。Μ、、谐波折射率为)广介质名对应于各向同性的介质膜膜厚为
5、内折射率为及)介质6是银,ϑ,。。。Ε’‘。ΜΕΕ,膜厚度为Θ复介电常数为3。4Π红3+,4Ρ落3。4及3灿4一乞3Ο。4Ρ感竺3灿4。,,介质婆是与介质Ο有相同光学特性的介质入射光频率为。从棱镜中入射到召界面其,。,。强度为刀扩3一内。4Σ23一内灿4为反射的二次谐波信号强度由光束传播矩阵可以求得金属膜层中基频光场强为冰晶右银膜2冰晶石、。43’−、ϑ交严Ο图样品结构图−Τ>Α(Χ27己Χ72/+8Ε90%,/ΜΜ,,/ΥΜΜ,/,、2Σ3。4一尽3+。4Β3‘碗4Ρ肠3+。4郑3一‘无砂46、Κ谬石,十ς刃,八Π二望卫全兰裂二二当江巴组一,,Μϑ/一‘ΨΜ。Μ/,。Μ一Θ」/
6、Ε,Ο,ΟΩ−ΟΩ,ΟΞΙ介即3?4ΡΥΒ3感希己4告‘,Ο−’Ο!,&Ο,Οϑ⋯6,’一2,ϑ/一‘一2/‘肠办,即3坛内4、即34〕−Ο、闷土、矛万‘只/ΥΒ弓无−,一2Μ,/一ΜΜ2二/,Μ34%才3。4〔ΖΒ3话声4Ρ即3云无苏4/。,,/Υ,口/,一2即3偏‘一护几物Β3‘无心4〕即一‘碗多片3。4[,一乒,肆2Θ掣,2,ϑ恻/黔黔毕华卿必噢沙奖妙琴华哗黔黑华,一工%戈‘马苗Ο尹,4一犷邓犷Κ。工%又乙啸Ε尹Ε夕十2二或Ε魂/工Β≅‘,气‘,尹,一拍Ε尹ϑ了6。∴,‘。式中%产3。4Π3无ς从4ΜΤ3无浏从4劣为基频波传播矢量Ψ为第‘层介质中波矢气及甸为。基波振幅反射
7、及透射的菲涅耳因子此光场在金属膜中产生的非线性极化满足因−,−,。3Μ4下可全互竺生ΜΙ丑3Μ。4丑3Μ。4]严一#李刀乙#〕一Ι≅性上沥63Ε[在金属表面产生的偶极矩密度为·−,·Μ,·,,⊥3,一干笼穿“3动,3。,森鸡异Ξϑ−·,,34Μ干可么·,。3卜〔“3。4〕揣国豁二−,,。用小写字母对应基频光常数大写字母对应谐波常数这一规律沿用在本文中不另作说明了期表面等离子激元波的光学二次谐波效应及应用≅,,,。、式中。1为唯象参数。。分
