表面等离极化激元的散射及波前调控*

管福鑫董少华何琼肖诗逸孙树林†周磊‡

1) (复旦大学物理学系,上海 200433)

2) (复旦大学光科学与工程系,上海 200433)

3) (上海大学通信与信息工程学院,上海 200444)

表面等离极化激元在片上信号传输、增强非线性/拉曼效应、生物/化学传感、超分辨成像等方面具有重要应用.在这些应用中,表面等离极化激元的近场传输及远场散射起着重要作用.然而,长期以来人们对相关物理效应缺乏简单有效的理论理解,这也限制了人们对表面等离极化激元的自由调控.本文首先简单回顾了表面等离极化激元的发展历史及现状,接着着重介绍了表面等离极化激元的近场传输效应和远场散射效应,包括其理论进展及其相关应用; 最后还介绍了表面等离极化激元的近场波前调控的相关方法.基于这些进展,人们对表面等离极化激元的散射特性有了更为深刻的理解和更加强大的调控能力,这将对未来表面等离极化激元相关研究和应用带来启发.

1 引 言

表面等离极化激元(surface plasmon polaritons,SPPs)是一种束缚在金属和介质交界面传输的电磁本征模式[1,2],其所携带沿传播方向的水平波矢分量大于真空中的电磁总波矢,这使得SPPs具有亚波长分辨和近场增强等奇异性质.近年来,随着理论研究的深入和纳米科技的进步,SPPs 逐渐成为纳米光学领域的研究热点,在增强光学透射[3]、超分辨成像[4]、纳米通信器件[5,6]、太阳能电池[7]和生物传感[8]等多方面具有重要的应用前景.

SPPs 的相关研究具有悠久的历……