毕业论文课题相关文献综述

液态等离激元材料设及其光学性质

文献综述

一：表面等离极化激元

表面等离极化激元（SPP）是光和金属表面的自由电子相互作用所引起的一种电磁表面波模式，或者说是局域在金属表面的一种自由电子和光子相互作用形成的混合激发态[1]。在这种相互作用中，自由电子在光波照射下发生集体振荡并激发电磁场，两者相互耦合。SPP局限于金属与介质界面附近，沿表面传播，并能在特定纳米结构条件下形成极大的光场增强。这种表面电荷振荡与光波电磁场之间的相互作用就构成了具有独特性质的SPPs[2]。

目前，SPPs已经被应用于生物、化学、传感、光电子集成器件等多个领域，尤其是在亚波长光学、数据存储、发光技术、显微镜和生物光子学等领域发挥着重要作用[3]。SPPs还具有其它的应用前景，例如，应用于制作各种SPPs元器件和回路，制作纳米波导等离子体光子芯片、耦合器、调制器和开关，应用于新型光源设计、突破衍射极限的超分辨成像、SPPs纳米光刻蚀术、以及生物光学(作为传感器和探测器)[4]。表面等离激元光子学(plasmonics)已成为一门新兴的学科，它的原理、机制以及新颖效应的探究，都极大地吸引研究者们的兴趣。下面简要介绍几个有趣的物理效应。

二：增强透射效应

除了表面等离极化激元（光沿着金属表面的传播）以外，光垂直于金属表面的传播（光的透射效应）也是一个有趣的研究课题。通过这一课题的研究有可能发现新的物理现象并导致潜在的应用。然而，在可见和近红外波段，光在金属中的穿透距离也仅为趋肤深度而已。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。通常，解决这一问题的途径主要有两个：一是减小金属薄膜的厚度，二是在薄膜上引入小孔结构。

1944年Bethe在考虑无限薄的理想金属情况下，当圆孔直径D远小于波长时，得到透射率表达式[5]：

其中，d为小孔的直径，λ为入射波的波长。可见，透射率与d/λ的四次方成正比；当d λ时，透射率将趋于零。可以看出，透射率是随着波长四次方的指数形式迅速单调衰减。