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[摘要]本文介紹了入射光電磁波與金屬表面自由電子振蕩的耦合電磁模式，即“表面等離激元”。以表面等離激元在微結(jié)構(gòu)的金屬表面的傳播行為為研究對(duì)象，基于有效折射率方法，對(duì)金屬光波導(dǎo)進(jìn)行模折射率等效，設(shè)計(jì)周期性排列的金屬異質(zhì)波導(dǎo)陣列，實(shí)現(xiàn)特定波段的濾波器件等。 [關(guān)鍵詞]表面等離激元；金屬波導(dǎo)；有效折射率；時(shí)域有限差分法
[Abstract]The electromagnetic (EM) mode coupled between the external EM waves and the oscillations of free electrons in the metallic surface, i. e., the surface plasmon polaritons (SPPs), has been introduced. The investigation object is the propagation profile of the EM wave in the microstructured metallic surfaces. Based on the effective index method, the metallic waveguide can be approximated as an effectively homogeneous media with an equivalently modal refractive index. A periodic metallic waveguide array has been designed which can be used as optical filter and light emitting devices for certain wavelength regions, etc. [Key words]Surface Plasmon polaritons; Metal waveguide; effective refraction index; finite-difference time-domain method
針對(duì)具有對(duì)稱(chēng)的SPPs模，薄膜中場(chǎng)呈現(xiàn)對(duì)稱(chēng)分布，在中心區(qū)，場(chǎng)最弱，SPPs可傳播得更遠(yuǎn)，吸收小，損耗低的特點(diǎn)，SPPs帶隙的出現(xiàn)決定于材料的折射率、周期等。金屬表面在兩個(gè)方向上具有周期結(jié)構(gòu)，則可在平面內(nèi)形成全帶隙。在帶隙內(nèi)，SPP場(chǎng)的模式密度為零，即不存在SPPS模式。在帶邊處出現(xiàn)帶平緩段，這時(shí)SP的模式密度非常大，對(duì)應(yīng)在金屬表面場(chǎng)的增強(qiáng)。這種模式可以被很大角度范圍的入射光所激勵(lì)。 其中亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的光傳輸控制目前大多采用金屬表面的幾何漲落來(lái)調(diào)制表面等離激元的傳播特性，但是由于強(qiáng)散射對(duì)這種結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)傳輸?shù)钠焚|(zhì)因素有影響，從而難以獲得高的效率。近年來(lái)，金屬平板波導(dǎo)陣列設(shè)計(jì)方案的提出為克服散射損耗提供了新的思路。 本文以金屬微結(jié)構(gòu)表面上的光傳播特性為研究對(duì)象，運(yùn)用轉(zhuǎn)移矩陣方法和時(shí)域有限差分（FDTD）方法對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬。掌握對(duì)金屬光波導(dǎo)有效折射率，設(shè)計(jì)金屬異質(zhì)波導(dǎo)陣列，實(shí)現(xiàn)特定波段的濾波器件。 |
