X-两环结构的光学特性研究∗

潘庭婷 曹文 邓彩松 王鸣 夏巍 郝辉

(南京师范大学物理科学与技术学院,江苏省光电技术重点实验室,南京 210023)(2017年12月4日收到;2018年4月4日收到修改稿)

1 引 言

光入射到金属纳米颗粒表面能够在金属表面激发局域表面等离子体共振现象[1],目前这种现象越来越受到各界学者的关注,并广泛应用于等离子体激光[2]、表面增强拉曼散射[3]等方面.而在金属纳米结构中,相邻的金属纳米颗粒间的局域表面等离子体可以通过近场耦合作用产生一系列的等离子体模式[3−5],这些等离子体共振模式由多种物理机制的相互作用形成,可以产生独特的干涉现象,例如法诺(Fano)共振效应.通过大量研究表明,这些金属纳米结构中可以产生Fano共振效应主要是因为具有较大辐射展宽的亮模式和具有较弱辐射展宽的暗模式之间的相消干涉引起的[6−11].同时这一光学性质强烈地依赖于几何形状:大小、厚度、形状[12−15],因此可以通过对结构参数的调控,来控制耦合作用的产生及强度,进而实现共振效应的产生及调控.另外,Fano共振也具有弱辐射阻尼且能产生很强的局域电磁场增强,其共振频率和线型将会随着环境折射率的变化而发生明显的偏移.目前,研究者已针对这一特性设计出了许多基于Fano共振的折射率传感结构.例如,Verllen等[16]提出了X型金纳米结构和金纳米棒构成的纳米结构,并研究了Fano共振对环境折射率的敏感性,其敏感度可达1000 nm/RIU;Lu等[17]提出了一种基于MDM(金属-介质-金属)波……