激光与光电子学进展, 2021, 58 (3): 0305001, 网络出版: 2021-03-12  

基于anapole模式高灵敏度检测的等离子体结构设计 下载: 577次

Plasmonic Structure Design for High-Sensitivity Detection Based on anapole Mode
作者单位
中北大学信息与通信工程学院,山西 太原 030051
摘要
设计一种基于anapole模式的高灵敏度传感器,由金属反射层、SiO2薄膜和开槽硅圆盘构成。利用硅纳米阵列中的anapole模式激发金属反射层以产生等离子体共振,通过模式匹配和相邻结构之间的耦合可以在周期性纳米结构中产生尖锐的共振峰。采用时域有限差分法对结构进行仿真分析,研究不同参数对传感器灵敏度的影响。仿真结果表明,纳米结构可以显著增强局部电场,同时降低能量的吸收率。利用圆偏振光可以在纳米结构周围实现自旋-轨道角动量的转换,有利于对神经递质等生物分子的传感。
Abstract
A high sensitivity sensor based on anapole mode is designed, which consists of a metal reflector, a SiO2 thin film and a slotted silicon disk. The anapole mode in silicon nanoarray is used to excite the metal reflector layer to generate plasma resonance, and sharp resonance peaks can be generated in the periodic nanostructures through mode matching and coupling between adjacent structures. The structure is simulated and analyzed by finite difference time domain method, and the influence of different parameters on the sensitivity of the sensor is studied. The simulation results show that the nanostructures can significantly enhance the local electric field and reduce the energy absorption rate. The spin-orbital angular momentum conversion around nanostructures can be realized by using circularly polarized light, which is beneficial to the sensing of biomolecules such as neurotransmitters.

李智慧, 王艳红, 武京治. 基于anapole模式高灵敏度检测的等离子体结构设计[J]. 激光与光电子学进展, 2021, 58(3): 0305001. Li Zhihui, Wang Yanhong, Wu Jingzhi. Plasmonic Structure Design for High-Sensitivity Detection Based on anapole Mode[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2021, 58(3): 0305001.

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