腔体模式下表面等离子激元共振的仿真研究*

曹 军，张宇宁

(东南大学电子科学与工程学院，南京210096)

腔体模式下表面等离子激元共振的仿真研究*

曹 军，张宇宁*

(东南大学电子科学与工程学院，南京210096)

为了分析腔体模式下表面等离子激元共振情况，介绍了电介质球腔体本征模式的多重散射解析方法和有限元数值计算方法(comsol软件)，运用有限元法建立简单模型进行数值仿真，简要分析腔体模式与金属表面等离子激元的耦合，重点分析了小球半径与表面等离子波长的关系，提出了改变小球半径来影响表面等离子波长的构想，并提出了近似的公式。

表面等离子激元;腔体模式;能量耦合;有限元方法

1902年，Wood R W在光学实验中首次发现了表面等离子激元共振现象［1］。此后几十年许多科学家对表面等离子激元进行了理论分析与实验探究。1960年，Stren E A和Farrel R A研究了金属与介质界面处产生共振的条件，并首次提出了表面等离子激元(Surface Plasmon)的概念。

表面等离子激元是光和金属表面自由电子的相互作用引起的一种电磁波模式，它局限于金属与介质表面附近，能够增强近场。在一般情况下，表面等离子体的波矢量大于光波，所以光波不能直接激发表面等离子。为了成功激励表面等离子体波，我们需要引入一些特殊结构达到波矢匹配。

1 概述

纳米技术成熟之后，表面等离子波受到人们极大的关注，成为目前的研究热点。惰性金属薄膜，包含可以共振的自由电子，在满足一定条件的光激发下，金属与介质的界面附近会产生强烈的表面等离子波。……