金屬光柵-探針復(fù)合微結(jié)構(gòu)的表面等離激元場分布特性.pdf

1、表面等離激元（Surface Plasmon Polariton，SPP）是一種在金屬表面處產(chǎn)生的基于電子極化排布的電磁激發(fā)模式。它屬于TM極化的表面電磁波，其幅度值隨著與表面距離的增大而呈指數(shù)型衰減，所形成的電磁場被限制在金屬表面的鄰域內(nèi)。表面等離激元的近場分布對于金屬結(jié)構(gòu)表面形貌特征的變化非常敏感，納米尺度的表面微小結(jié)構(gòu)會對整個場分布造成很大的影響。利用這一性質(zhì)通過選取特定的金屬納米結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)對于金屬表面電磁場和電勢場的調(diào)制。再者

2、，利用表面等離激元的增益性質(zhì)也可以提升近場幅度值，從而改善場的調(diào)制作用。
　　基于以上特點，本文設(shè)計出了特定的金屬納米結(jié)構(gòu)，它是一種綜合了光柵及探針結(jié)構(gòu)特點的復(fù)合型微結(jié)構(gòu)，通過改變金屬納米結(jié)構(gòu)的參數(shù)及激發(fā)方式，將會在其表面附近獲得特定的勢場分布，從而可將其應(yīng)用到光鑷方面，實現(xiàn)捕獲場的作用。
　　本文以表面等離激元的基本物理性質(zhì)出發(fā)，討論了它的形成機(jī)理、存在條件和激發(fā)方式等相關(guān)特性?；贛axwell方程組推導(dǎo)出了適用于數(shù)值模

3、擬表面等離激元場的離散化電磁場差分遞推方程，并利用時域有限差分法（FDTD法）在Matlab編程平臺上實現(xiàn)了金屬納米結(jié)構(gòu)近場分布的模擬?；趯饘偌{米結(jié)構(gòu)電勢場所作的分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)選取中央為鋸齒型結(jié)構(gòu)兩側(cè)為金屬光柵的復(fù)合結(jié)構(gòu)時，可以達(dá)到比較大的勢阱深度，其勢阱寬度約為2μm，這一尺度相當(dāng)于某些化學(xué)大分子直徑的大小。基于這一結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的穩(wěn)定光鑷捕獲場可實現(xiàn)對于微粒的操控。文中的數(shù)值模擬結(jié)果為實驗上實現(xiàn)表面等離激元光鑷提供了理論依據(jù)，有著一定的指