资源描述：
《多层膜金属狭缝阵列的光学异常透射特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、中国科学:物理学力学天文学2015年第45卷第2期:024202《中国科学》杂志社SCIENTIASINICAPhysica,Mechanica&Astronomicaphys.scichina.comSCIENCECHINAPRESS论文多层膜金属狭缝阵列的光学异常透射特性*聂俊英,张宛,罗李娜,李贵安,郑海荣,张中月陕西师范大学物理学与信息技术学院,西安710062*联系人,E-mail:zyzhang@snnu.edu.cn收稿日期:2014-06-26;接受日期:2014-10-21国家自然科学基金(批准号:11004160)和中央高校基本科研业务费专项基金(
2、编号:GK201303007)资助项目摘要本文设计了多层膜金属狭缝阵列,并用有限元方法研究了该阵列的透射特性.结果表明,与传统的单层薄膜金属狭缝阵列相比,多层膜金属狭缝阵列可以实现介质层内局域电场增强,并在透射光谱中产生多个透射峰.此外,本文还研究了介质层的厚度、位置周期等对多层膜金属狭缝阵列透射特性的影响,这些结果将对调节透射峰的位置及更深刻理解多层膜金属狭缝的光学异常透射现象具有一定的指导意义.关键词光学异常透射,金属狭缝,表面等离极化激元PACS:73.20.Mf,42.79.Gndoi:10.1360/SSPMA2014-00236[1][12–15]1998
3、年,Ebbesen等人研究了具有周期性亚波激发,并通过孔洞或狭缝传到薄膜的另一表面.长孔洞阵列的金属薄膜的光透射特性.研究发现,当研究者在研究金属薄膜上其它形状的孔洞或狭缝阵光照射亚波长孔洞阵列时,在特定波长处光透射率列的透射特性时发现,亚波长金属孔洞或狭缝内的高出孔面积与薄膜面积比值的1–2个数量级,突破了局域表面等离激元(LocalizedSurfacePlasmon,LSP)[16–18]传统孔径理论的限制,这种现象被称为光学异常透共振在EOT现象中也有非常重要的作用.为了射(ExtraordinaryOpticalTransmission,EOT)现象.当判断
4、LSP与SPPs在EOT现象中的贡献,研究者在研金属孔洞结构发生EOT现象时,孔洞阵列不仅具有究薄膜透射特性时,固定孔洞的结构参数,改变孔洞较高的透射率,而且可以获得局域电场增强,所以的周期或者在孔中放入纳米粒子以改变孔的LSP共[2–8][9]EOT现象与亚波长集成光学、生物传感器、表振特性.结果发现,LSP和SPPs均对EOT现象都起[10]面增强拉曼散射等密切相关.着非常重要的作用,并且发现只有LSP和SPPs两者[19–23][24]亚波长金属孔洞阵列的EOT现象源于入射光与能量相近时,才有利于透射.此外,Ruan等人金属表面激发的表面等离极化激元(Surfa
5、cePlasmon发现孔洞中的局域波导共振也能够实现增强透射.[11]Polaritons,SPPs)的耦合.当孔洞或狭缝的周期所金属表面SPPs耦合到金属孔洞、狭缝后,沿着金属对应的倒格矢与SPPs的动量匹配时,SPPs更容易被孔洞或狭缝传播,金属孔洞或狭缝可以看作两端开引用格式:聂俊英,张宛,罗李娜,等.多层膜金属阵列的光学异常透射特性.中国科学:物理学力学天文学,2015,45:024202NieJY,ZhangW,LuoLN,etal.Extraordinaryopticaltransmissionpropertiesofmultilayermetallics
6、litarrays(inChinese).SciSin-PhysMechAstron,2015,45:024202,doi:10.1360/SSPMA2014-00236聂俊英等.中国科学:物理学力学天文学2015年第45卷第2期口的法布里-珀罗腔,该腔的长度将影响金属孔洞或缝的宽度固定为w=30nm.结构放置于真空中,竖直狭缝中SPPs的共振波长,从而影响整个薄膜结构的狭缝内为空气,介质为二氧化硅(折射率n=1.45),二透射特性.氧化硅层的厚度为h.H1定义为二氧化硅层底边距出自二维周期性亚波长孔阵列的金属薄膜的EOT射口的距离,H2定义为入射口到二氧化硅层上表面
7、的现象被发现以来,研究者对各种形状亚波长孔阵列距离,则有H=H1+H2+h.光垂直于金属薄膜方向入[25–27]的金属薄膜的EOT现象进行了广泛的研究,这射(y方向),电场沿x方向偏振.些研究主要聚焦于单层金属光栅结构的EOT现象.本文应用COMSOLMultiphysics有限元仿真软近年来,多层膜周期性金属孔洞阵列的EOT现象也件研究了多层膜金属狭缝阵列的透射特性.逐渐被研究者关注,并且结果发现与单层周期性孔COMSOLMultiphysics是以有限元方法为基础,通过洞阵列金属薄膜相比,多层膜周期性金属孔洞阵列求解偏微分方程(单场)或偏微分方
