局域表面等离子体激元在光电器件中的应用

王纯子，黄 凯

(厦门大学 物理系，福建 厦门 361005)

近年来，随着纳米技术和微加工技术的高速发展，光子器件越来越微型化，集成度越来越高。但是由于衍射极限的限制，传统的光子器件难以实现其在纳米层面和结构上的相关应用，因此，在纳米尺度上探索光与物质相互作用的新现象、新结构以及新原理对现代信息技术的发展极其重要。纳米光子学这一学科的诞生，不仅为纳米光子学器件在物理学、化学、工程学和生物医学等方面的应用创造了新的空间，而且为在更小尺寸上的光学制造工艺技术开辟了一条新的途径。

当前，可在纳米尺度上调控的手段主要有两种:一种是基于光子晶体(Photonic Crystals)，［1－3］另一种则是基于表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons，SPPs)。光子晶体主要是通过改变周期性的结构调控光的传播和色散。特别地，具有缺陷的光子晶体还可以通过调控光的传输方向从而实现光子学回路与被动光学元件的光互联。然而，光子晶体的结构设计和制作要求较高，并且其尺寸也仅限于波长量级。与光子晶体相比，利用表面等离子体激元可有效实现纳米尺度超衍射极限光的传输控制，将光控维度降低。另外，利用表面等离子体的较强局域性，还可以使电磁场空间局域电场得到增强，［4－6］在提高LED 发光效率方便也取得了良好效果。［7，8］

1 表面等离子体激元

表面等离子体激元 (Surface Plasmon，SP)，是指在一定条件下，金属表面自由电子和光子相互作用，发生集体振荡而产生的一种存在于金属表面的激发态倐逝波。……