局域表面等離激元共振是金屬納米粒子表面的自由電子在光子作用下發(fā)生集體震蕩而產(chǎn)生的一種共振現(xiàn)象。提出了一種方體及環(huán)/盤陣列結構,該結構主要由左側單圓環(huán)和右側方體及偏心圓環(huán)盤組成。利用時域有限差分算法（FDTD solutions）對該結構進行了光學性質的探究。仿真結果表明,當線性偏振光入射到金屬表面時,在結構中激發(fā)局域表面等離子體共振現(xiàn)象,表現(xiàn)出明顯的共振效應,在600～1 700 nm范圍形成了不同位置的共振谷。通過對結構電場電荷仿真圖的對比分析,發(fā)現(xiàn)共振谷是由圓環(huán)內(nèi)所激發(fā)的偶極共振模式與方體及環(huán)/盤激發(fā)的四偶極共振模式相互耦合雜化產(chǎn)生的混合等離子共振而形成的。當調(diào)整金屬結構的各項參數(shù)時,金屬納米顆粒之間的局域表面等離激元共振會因電場耦合效應發(fā)生改變,因此法諾共振的產(chǎn)生對于金屬結構的各項參數(shù)有著極大的依賴性（如左圓環(huán)直徑L、右圓環(huán)直徑R,結構高度H,左圓環(huán)到方體的距離D等）,通過對結構各項參數(shù)的改變,可以實現(xiàn)對結構共振谷波長位置和共振強度的有效調(diào)控,達到對結構光學性質可控的目的。由于該結構具有獨特的非對稱性,進一步探究了入射光源偏振方向（即電矢量與x軸的夾角）對結構的共振谷波長位置以及... 

【文章來源】：光譜學與光譜分析. 2020年05期 第1345-1350頁 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

方體及環(huán)/盤結構的透射譜及陣列結構示意圖

為研究方體及環(huán)/盤結構的透射譜線中三個谷的產(chǎn)生原因, 分析了不同共振波長位置對應XY平面上的電場電荷分布圖, 如圖2所示, 在波長入射時電場增強主要集中在左圓環(huán)和方體上[圖2(a)], 此時的電荷分布如圖2(d)左圓環(huán)的內(nèi)外壁具有相同的電荷, 呈現(xiàn)對稱偶極共振模式, 形成超輻射模式, 右側為偶極環(huán)和偶極盤混合與方體輻射原子組成的整體, 呈現(xiàn)近四偶極共振模式, 形成亞輻射模式, 此時左右兩結構激發(fā)的兩種模式相互反應在J1處產(chǎn)生一種混合等離激元模式; 當在λJ2時電場增強[圖2(b)]主要存在于左圓環(huán)與方體之間以及內(nèi)小圓盤與右圓環(huán)的夾縫處, 觀察電荷分布[圖2(e)], 此時近場耦合作用更明顯, 左側圓環(huán)內(nèi)外壁具有相反的電荷, 呈偶極共振模式, 電荷分布不明顯可忽略; 而此時, 右側圓環(huán)/盤與方體結構呈現(xiàn)近四偶極共振模式, 形成亞輻射模式; 圖2(c)和圖2(f)是該結構在波長λJ3入射時的電場電荷分布圖, 發(fā)現(xiàn)電場增強更多的集中在內(nèi)圓盤邊緣, 電荷圖主要是方體與右偏心結構產(chǎn)生了一種新的偶極共振模式, 形成超輻射模式, 抑制輻射損耗減弱, 光譜的線寬較寬。2.2 結構參數(shù)改變對共振谷的調(diào)控分析

保持距離D等其他參數(shù)不變, 直徑L(70～110 nm)變化, 間隔10 nm, 如圖3所示, 由于左圓環(huán)與右側結構的近場耦合使其在J1處產(chǎn)生偶極共振和四偶極共振模式增強, 所呈現(xiàn)的混合等離激元模式間的相互作用增強, 且尺寸變大, 共振的電磁場相位延遲增強導致紅移, 故透射譜隨著直徑L的變化發(fā)生紅移, 透射率值減小。圖4 不同右圓環(huán)直徑R的方體及環(huán)/盤結構的 透射譜及共振谷J3的半高寬曲線


本文編號：2910574