毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

一．晶体的双折射效应

晶体的双折射效应具有重要的应用，如用以产生线偏振光，或用以制作波片实现光偏振的转化。光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光而沿不同方向折射。这两束光为振动方向互相垂直的线偏振光。光在非均质材料中传播时，其传播速度和折射率值随振动方向不同而改变，其折射率值不止一个。光波入射非均质体，除特殊方向以外，都要发生双折射，分解成振动方向互相垂直、传播速度不同、折射率不等的两种偏振光，此现象称为双折射。光波仅在入射单轴晶体时会分解成寻常光o光与非常光e光，而在入射双轴晶体时分解的两种偏振光均为非常光！

可是，晶体双折射也是有缺点的，通常要求晶体具有较大的尺寸（远大于波长）。这限制了双折射效应在纳米光子学中的应用或限制了光学元件的集成。近来，表面等离激元材料由于其独特的光学性质、自由的材料设计和潜在的重要应用受到了人们极大的关注。表面等离激元材料在操纵光的传播上显示了前所未见的能力。试问，能否利用超薄的（纳米尺度）、微结构的金属薄膜来实现光的双折射效应呢？

二．金属，他山之石？？？

早在一百多年前，人们就认识到贵金属（合金）纳米颗粒在可见光区表现出很强的宽带光吸收特征。这种现象实质上是由于费米能级附近导带上的自由电子在电磁场的驱动下在金属表面发生集体震荡，产生所谓局域表面等离激元；共振状态下电磁场的能量被有效地转变为金属表面自由电子的集体振动能。我们可简单通过计算金属颗粒表面局域电场的增强因子来证实这种Frohlich共振[8]。另一方面，由于金属的介电常数为负数（光频段），电磁场和金属表面自由电子震荡能够发生强烈的耦合，从而形成局域于金属表面、沿着金属表面传播的表面电磁波，即表面等离极化激元（surface plasmon polariton）。

这几年，国际上关于表面等离激元的研究，有了很多重大的进展。国内与表面等离激元有关的研究进展也有很多的报道，涉及表面拉曼增强[1]，传感器器件[2]，纳米光子学[3]，左手材料[4]，亚波长光学[5]，及其他的一些应用技术[6]。与此有关的研究论文、综述文章及书籍频频发表或出版。比如，Standord出版社出版的《Plasmonic Nanoguides and Circuits》的文集[7]，书中围绕各种SPP波导收集了12个专题论述。读者可参考。

三．透射增强效应

在可见和近红外波段，光在金属中的穿透距离仅为趋肤深度。因此，当金属薄膜的厚度远大于趋肤深度时，光的透射被禁止。对于理想导电且又无限薄的金属屏上的亚波长小孔，研究表明透射率是随着波长四次方的指数形式迅速单调衰减。如果考虑实际有一定厚度的金属膜，给出的仍然是单调衰减趋势[9]。

1998年，Ebbesen等通过在金属膜引入周期孔阵列，发现即使当波长是孔的直径十倍时，仍有很强的透射光强，并且透过率超过小孔面积的百分比。也就是说部分入射在小孔外金属膜上的光也透射过去了[10-12],这种现象被称为光异常透射现象（extraordinary optical transmission, EOT）。由于透过的光在某些波长得到增强，这一增强透射现象随后引起了人们广泛的关注和研究。