表面等离子波仿真研究

李明德，逯贵祯，蓝炳麟

(中国传媒大学 信息工程学院，北京 100024)

表面等离子波仿真研究

李明德，逯贵祯，蓝炳麟

(中国传媒大学 信息工程学院，北京 100024)

先介绍表面等离子波的基本概念、理论发展和模型构建，然后在Kretschmann模型配置下，即介质—金属—介质情况，激励表面等离子波。利用解析方法和数值仿真得到表面等离子波谐振情况，并对金属厚度、介电常数、入射介质、分析物等参数进行灵敏度分析，得到一些基本规律。

表面等离子波；Kretschmann；灵敏度

1 引言

表面等离子波(surface plasmon wave，SPW)的研究历史长达100多年，早期由于受电子元件的工艺水平的限制，不为人们所关注。随着工艺技术的迅猛发展，表面等离子光子学的研究得到极大的促进。1902年，Wood在光学实验中首次发现了表面等离子波现象[1]。1941年，Fano等人根据金属和空气界面上表面电磁波的激发解释了这一现象[2]。1957年，Ritehie发现，当电子穿过金属薄片时，存在数量消失峰，他将这种消失峰称之为“能量降低的”等离子体模式，第一次提出“金属等离子体”的概念[3]。1968年，Otto[4]利用衰减全反射的方法利用三棱镜作为光的耦合器激发表面等离子波。1971年，Kretschmann[7]在Otto的基础上进行了改进，这两种方法至今仍是研究SPW广泛使用的方法。文献[6]在Kretschmann配置下，定性分析了不同参数对谐振角的影响。最近几年随着金属电磁学的新概念、新应用[3][9]的提出，表面等离子光子学研究成为越来越热门的课题。

表面等离子体光子学(surface plasmonics，SP)是一门新兴学科，它的另一名称是表面等离子体激元(surface plasmon polariton，SPP)，指沿金属介质界面传播的纵向电磁波，其电磁场从界面向两边按指数率下降，即消失态[8]。……