磁激发实现光束传播方向的偏转文献综述
2020-07-01 21:11:56
文 献 综 述 一、表面等离激元简介 表面等离激元(surface plasmons,SP)是金属纳米结构中自由电子的共谐振荡,具有一系列新奇的光学性质,例如对光的选择性吸收和散射、局域电场增强、电磁波的亚波长束缚,等等。
金属纳米颗粒中自由电子振荡受到结构尺寸的限制,称为局域的表面等离激元(Localized Surface Plasmon,LSP)[1~2];在金属纳米薄膜与介质的界面上激发的表面等离激元以沿着薄膜远程传播,称为传导的表面等离极化激元(Surface Plasmon Polariton, SPP) [3]。
近年来,随着纳米加工和制备技术以及理论模拟分析手段的发展,人们对表面等离激元的机理和应用的研究逐渐广泛和深入,使其迅速发展为一门新兴的学科#8212;#8212;等离激元光子学(plasmonics),并在生物、化学、能源、信息等领域具有重要的应用前景[4~6] 二、局域表面等离激元LSP 如图1所示,在外加电磁场的作用下,贵金属(金、银、铜等)表面自由电子发生集体振荡,金属表面的电磁场得到极大的增强,这种现象被称为局域表面等离激元共振(LSP共振)[7]。
局域表面等离激元共振在金属纳米颗粒光学性质中扮演者重要的角色。
金属颗粒的形状、尺寸、分布以及环境媒介都与LSP的共振频率密切相关[8]。
对于球形或椭球形颗粒,通过Mie散射理论[9]可得LSP特性的解析解。
为其它形状的颗粒往往只能通过数值求解,例如有限元法(Finite Element Methos,FEM),有限时域差分法(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)。
对于金属纳米颗粒,利用LSP局限在一个很小区域的电场增强效应,可以使得很多光学过程的效率得到显著的提高。
比如表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering,SERS)[10]、二次谐波产生(Second harmonic generation,SHG)[11]、双光子发光(Two-photnluminescence,TPL)[12]等非线性过程的转化效率。
三、开口谐振环SRR 金属纳米颗粒由于它显著的光学特性吸引了很多关注[13,14]。