1 桂林电子科技大学 1. 广西精密导航技术与应用重点实验室
2 2. 广西信息科技实验中心
3 桂林电子科技大学 3. 计算机与信息安全学院, 广西 桂林 541004
提出了一种H型金属孔阵列结构, 利用该结构形成的法布里-珀罗腔加强表面等离激元耦合作用, 以期获得较好的强透射现象。采用有限时域差分法(FDTD)对该结构进行数值仿真, 并详细研究了H型金属孔阵列中水平方向矩形孔和竖直方向的两相同对称矩形孔的长和宽等参数对强透射特性的影响; 同时研究了基于该现象的折射率传感特性。结果表明: 当水平方向矩形孔的长和宽分别为300和120nm、竖直方向的两相同对称矩形孔的长和宽分别为60和10nm时, 强透射现象较好, 并在此基础上获得了389RIU/nm的折射率灵敏度。这些研究结果有望为高性能微纳等离子体传感器的设计提供理论参考。
H型金属孔阵列 强透射现象 法布里-珀罗腔 表面等离子激元 传感特性 H-shaped metal hole arrays extraordinary optical transmission property Fabry-Perot cavity surface plasmon polarizations (SPP) sensing characteristics
1 桂林电子科技大学 1. 信息与通信学院
2 2. 广西信息科学实验中心
3 广西高校图像图形智能处理重点实验室, 广西 桂林 541004
采用有限时域差分(FDTD)法研究了内置金属/电介质同心圆柱结构的材料属性、半径及其相对高度对金属孔阵列强透射特性的影响。发现该结构与内置单一金属、单一电介质和电介质/金属三种不同的同心圆柱结构相比较, 光的透射性能得到显著的增强; 这种内置金属/电介质同心圆柱结构具有进一步增强表面等离激元与局域表面等离激元共振耦合作用。结果表明, 金属、电介质的材料属性对强透射特性影响明显, 当金属圆柱为Au、电介质圆柱折射率较小时, 其透射性能较好; 圆柱半径是影响透射率与共振峰位置的主要因素, 半径越大, 共振峰红移越明显, 但其透射率先增大而后持续减小。同时, 金属/电介质圆柱的相对高度也影响透射率大小, 当金属圆柱高度为60nm时, 其透射性能较好。
表面光学 金属孔阵列 金属/电介质同心圆柱 时域有限差分法 强透射特性 surface optics metallic hole array metal/dielectric concentric cylinder FDTD extraordinary transmission property
1 南华大学 电气工程学院,湖南 衡阳 421001
2 南华大学 机械工程学院,湖南 衡阳 421001
采用三维时域有限差分方法,对比研究了石英基底上周期性亚波长圆形、纽扣形、半圆形和太极形四种具有不同对称性的孔阵列微结构金属膜的增强光透射特性,并分别探讨了阵列周期、小孔尺寸对这四种阵列结构透射特性的影响.结果表明增强光透射特性对单元结构对称性具有很强的依赖性：在超短高斯光脉冲激励下,随着单元结构对称性的降低,归一化透过率逐渐增大,红外波段的透射峰发生大量红移,且其与可见光波段的透射峰之间的距离逐渐增大,在对称性破缺的太极形孔阵列中两峰间距最大,可达1 300 nm左右.表面等离激元模式与局域表面等离子体共振模式在增强光透射现象中起着重要的作用.在可见光波段,表面等离激元模式是这四种阵列结构的光透射增强的主导性因素;在红外波段,局域表面等离子体共振模式对单元结构对称性较差孔阵列结构的增强光透射特性有着显著影响.
亚波长金属孔阵列 增强光透射 时域有限差分 单元结构对称性 表面等离激元 Subwavelength metallic hole arrays Enhanced optical transmission Finite-difference Time-domain Unit structural symmetries Surface plasmon polaritons 光子学报
2015, 44(11): 1131002
电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室， 成都 610054
优化设计了多种不同孔径和形状的太赫兹波段的亚波长金属孔阵列结构，结合超薄低折射率的聚酰亚胺(PI)薄膜，探索了太赫兹时域光谱技术对超薄低折射率的探测灵敏性。利用飞秒微加工技术制备了一系列亚波长金属孔阵列结构，利用太赫兹时域光谱技术测试了阵列结构的反射波谱，获得了强烈的反射共振现象。然后在亚波长金属孔阵列结构背面叠加PI薄膜，结果表明太赫兹反射峰出现了显著低频移动现象。利用这一现象，实现了低至10 μm的PI薄膜的有效探测，说明亚波长金属孔阵列结构在太赫兹传感领域对检测超薄低折射率薄膜材料有极强敏感性。
太赫兹 金属孔阵列 超薄聚酰亚胺薄膜 低折射率 terahertz metal hole arrays ultra-thin polyimide film low refractive index
Author Affiliations
Abstract
1 The State Key Laboratory of ASIC and System, Department of Microelectronics, Fudan University, Shanghai 200433
2 Information and Communications College, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004
We report experimental results on enhanced light transmission through double-layered (Ag/Au) metallic hole arrays within a skin-depth. Zero-order transmission spectrums are characterized as a function of Ag film's thickness, which extends from \delta/15, \delta/6 to approximately \delta, where \delta is a skin-depth. In contrast with other reported results (Refs.[11-13]) in single-layered metallic hole arrays, our experimental results show much more dramatic properties of transmission process dependent on sub- thickness. It is shown that there is no negligible transmission enhancement at \delta/16. At \delta/6, much higher transmission efficiency can be achieved. With film's thickness being close to \delta, the transmission efficiency declines contrarily. Simultaneously, the corresponding resonant peak also slightly moves toward the shorter wavelength. It is proposed that the coupling of surface plasmon polaritons (SPPs) at Ag/Au interface within is involved in the process.
双层金属孔阵列 透射增强 表面等离子体 240.0240 Optics at surfaces 260.0260 Physical optics 310.0310 Thin films 160.0160 Materials Chinese Optics Letters
2008, 6(10): 791
