金属纳米孔阵列透射增强的数值研究

纳米孔阵列的透射增强现象在许多领域都具有重要的应用和前景。采用时域有限差分(FDTD)方法对金属薄膜纳米孔阵列的透射增强特性进行了模拟研究。针对圆孔半径、薄膜厚度、阵列周期以及不同材料等因素进行了分析,讨论了不同参数条件下透射增强谱线的变化规律。研究表明大的圆孔半径和薄的薄膜厚度有利于提高透射性能,另外孔阵列周期较大时不利于增强透射。探讨了不同小孔形状对透射增强的影响,并采用矩形孔阵列进行了对比。最后通过改变薄膜材料计算了相应的透射性能。     

亚波长金属柱阵列光透射增强的带通特性研究

为了研究玻璃衬底上的亚波长紧凑金属柱阵列薄膜的光透射增强特性,采用3维时域有限差分法进行了模拟,得知该膜的增强光透射谱呈现单主峰带结构,透射谱的峰值位置和带宽也因金属柱阵列周期和金属柱高度的不同而不同,并对金和银两种金属的模型进行了优化计算和分析。结果表明,银柱阵列的峰值归一化透过率最大可达到4.55,通过改变阵列周期可使峰值波长在800nm~1600nm之间变化,其透射带的半峰全宽也由220nm增加到380nm。此研究结果为光带通滤波微器件的设计提供了一种新的方案。     

内置金属/电介质同心圆柱的金属孔阵列结构强透射特性

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60 nm时,其透射性能较好.     

一维金属光栅的透射光增强效应的物理机制

通过时域有限差分法模拟金属光栅狭缝中的光场分布随时间的演化及狭缝阵列参数对透射光谱的影响．进一步证明．一维金属光栅的透射光增强效应起源于狭缝中光场的类Fabry-Perot(F-P)共振。光栅参数变化产生的透射光谱的漂移是由于其对这种类F--P腔长度的调制。     

内嵌凹槽的金属亚波长狭缝共振透射特性分析

在亚波长金属狭缝内嵌入凹槽后,狭缝的透射峰发生红移、蓝移,也可能不变。本文利用有限时域差分法,详细讨论了内嵌凹槽深度对狭缝透射光谱的影响。通过与腔共振模式理论对比,我们发现内嵌凹槽的亚波长金属狭缝透射峰变化一方面来自于共振腔长度的增长,另一方面来自于透射峰所对应的共振模式数的增加。透射峰蓝移等变化均为共振模式数改变和共振腔长度增长共同作用的结果。     

基于矩形金属块阵列结构的等离子体颜色滤波器

设计了一种基于矩形金属块阵列结构的等离子体颜色滤波器,该器件结合表面等离子体共振效应与平板波导的导波特性,利用非对称矩形金属块周期性阵列结构对入射光偏振敏感的特点,在可见光波段实现对透射谱的动态调控.采用时域有限差分法研究了阵列周期、填充因子、电介质层与金属层厚度、入射光偏振角等参数对透射谱及其滤色特性的影响.结果 表...     

带有矩形孔阵列的Au-介质-Au多层膜的透射特性

周期性亚波长孔阵列的异常透射性质在亚波长光电器件设计中具有重要意义。两层或更多膜层上周期孔阵列结构,由于层之间电磁场的相互作用可以导致新的光学性质。利用时域有限差分方法理论研究了带有矩形孔阵列的Au-介质-Au多层膜的透射特性。结果表明:该结构在近红外波段的透射谱存在多个透射峰,并且透射峰的数量、位置和强度可以通过改变结构的几何参数和介质膜的材料进行调控。详细分析了介质膜的厚度和折射率、孔阵列的周期、矩形孔的边长等因素对多层膜矩形孔阵列透射谱的影响,为利用多个表面等离子共振设计多波长控制器件提供了一定的参考。     

亚波长金属单狭缝填充金属条的聚焦特性研究

在亚波长金属单狭缝聚焦结构的基础上,提出了一种易于集成加工的亚波长金属单狭缝填充金属条的超分辨率聚焦结构。采用时域有限差分法(FDTD)对该结构的聚焦特性进行了仿真分析。通过分析研究聚焦结构参数对聚焦效果的影响,获得了超衍射极限的聚焦光斑,该聚焦光斑的归一化光强I为4.5、焦半径(FWHM)为300 nm(小于λ/2,λ=632.8 nm)。对于±10 nm的尺寸与定位误差对结构的聚焦特性影响甚微。该模型聚焦结构的横向尺寸仅为2.0μm,适用于纳米光子学、集成光子电路等领域,具有较高的应用价值。     

基于填充液晶的金属狭缝阵列结构对光束的调控

利用表面等离子体调控光束传输,在微纳集成光学及光通信领域有广泛应用。提出了一种狭缝中填充液晶的金属微纳阵列结构理论设计。利用表面等离子体传输效应,通过设定狭缝宽度、外加电场改变液晶的方位角控制相位延迟等参数,设计不同新颖效果的金属微纳光学透镜。利用时域有限差分(FDTD)法对三狭缝、六狭缝及五狭缝阵列结构进行数值模拟表明,上述结构分别实现光束偏转、光分束及光聚焦效果。偏转角、分束角及焦点位置随着狭缝宽度及方位角的改变而变化,从而实现对光束的调控作用。设计结构简单,可以通过电子束刻蚀系统等实验设备加工,具有较好的应用前景。     

金属狭缝填充非线性材料光分束特性的FDTD模拟

设计并优化了基于金属狭缝填充非线性材料的光分束器。利用时域有限差分法,数值模拟850 nm TM波经填充非线性光学材料InGaAsP的亚波长银薄膜狭缝结构的光分束特性,结果表明：仅仅通过调整金属狭缝宽度、数量或排列顺序,便可调制该光分束器输出端口数量或能量分布;改变入射光强,可动态调控输出端口数量。设计的七缝对称结构具...     

利用亚趋附深度Ag膜在双层金属孔径阵列中实现一个显着的透射增强

本文采用理论和实验研究了利用亚趋附深度Ag膜在(Ag@Au)双层金属孔径阵列中实现的一个显着的透射增强现象,这是由于通过倏逝波使银/金界面中的表面等离激元（SPP）耦合作用的结果。结果表明,增强透射率是高度依赖Ag膜的厚度。当Ag膜厚度的增加,透射率峰值先增大,然后减小。此外,其他金属材料的性能也进行了讨论。当Ag膜的厚度为4 nm时,得到一个最高的透射率峰值。时域有限差分法（FDTD）模拟与实验结果吻合良好。这一发现提供了一种有效的方式来控制双层金属孔阵列的增强透射特性,在设计一个高性能的等离子体热发射器方面具有潜在的应用价值。