透射增强机制及结构参数的研究

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1998年Ebbesen等人首次报道了光波透过金属薄膜上的亚波长小孔阵列时会产生超强透射现象。这种新颖的现象引起了大量的关注,使得对于金属孔径透射特性的研究迅速成为亚波长光学中的研究热点。其中,狭缝结构是一种最简单也最为典型的模型,可以用来解释产生透射增强现象的物理本质。本文利用时域有限差分方法对几种新的亚波长狭缝表面结构的透射增强现象进行了研究,同时讨论了具有内腔结构的金属薄板的透射增强现象。主要研究内容及结果如下:   ⑴以扫描近场光学显微镜探针原理为出发点,我们设计了一种新的表面结构模型,就是将原有的小柱阵列放置在离开金属表面一定距离的空间中。使用表面等离激元共振理论很好的解释了悬浮在金属上方这种情况。另外,我们在悬浮小柱与金属表面之间加入折射率较小的介质,这样就可以较好的解决悬浮的稳定性的问题。   ⑵针对在实际制造样品的过程,可能出现的形状误差,如圆滑边角、圆形槽底等,我们建立了相对应的模型。通过对不同尺度的误差的对比,我们分析了这种制作中的误差对透射增强的影响,这些结果对亚波长光学结构的加工有很好的指导意义。   ⑶根据法布里波罗干涉理论,狭缝的长度决定了透射增强峰的位置。我们提出了一种新的亚波长狭缝结构,就是在狭缝中加入一个内腔结构,用来调节狭缝的空间分布,通过分析透射光谱来验证法布里波罗干涉理论在狭缝内是否适用。此外,我们还发现调节内腔结构的长度和厚度等参数,能够控制透射光强周期性的变化。
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