非周期三角光栅表面等离子体激元透镜研究 - 激光与红外.pdfVIP

第４１卷　 第１１期 　　　　　　　　　　　　　　　激 光 与 红 外 Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．１１ 　 ２０１１年１１月　　 　 　　　　　　　　　　　ＬＡＳＥＲ　＆　ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２０１１ 　　文章编号：１００１５０７８（２０１１）１１１２３５０５ ·光学元件与材料 · 非周期三角光栅表面等离子体激元透镜研究 １ １ ２ 史林兴 ，何建明 ，汤炳书 （１．淮海工学院理学院，江苏 连云港２２２００５；２．连云港师范高等专科学校物理系，江苏 连云港２２２００６） 摘　要：提出了一种新的表面等离子体激元透镜结构，该结构通过在两个亚波长小孔的外表面 放置非周期的三角形电介质光栅实现对入射光束的有效汇聚。利用时域有限差分法（ＦＤＴＤ） 计算了该结构中的稳态电磁场分布，讨论了光栅数目对成像特性的影响，计算发现，聚焦光斑 可能出现一个、二个甚至三个；探讨了光栅折射率对成像的影响，发现在一定介质范围内，随着 折射率的增大，焦距也随之增大；除此之外，亚波长小孔的数目、光栅中心距离小孔的位置及中 间无三角形等因素都在不同程度上对透镜的成像特性有一定影响。 关键词：三角形光栅；表面等离子体激元透镜；时域有限差分法 中图分类号：ＴＨ７０３；Ｏ４３６　　文献标识码：Ａ　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０１１．１１．０１４ Ｄｅｓｉｇｎｏｆｓｕｒｆａｃｅｐｌａｓｍｏｎｐｏｌａｒｉｔｏｎｎａｎｏｌｅｎｓｂｙ ｕｓｉｎｇａｐｅｒｉｏｄｉｃｔｒｉａｎｇｕｌａｒｇｒａｔｉｎｇｓ １ １ ２ ＳＨＩＬｉｎｘｉｎｇ，ＨＥＪｉａｎｍｉｎｇ，ＴＡＮＧＢｉｎｇｓｈｕ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，ＨｕａｉｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ２２２００５，Ｃｈｉｎａ； ２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＬｉａｎｙｕｎｇａｎｇＴｅａｃｈｅｒ′ｓＣｏｌｌｅｇｅ，Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ２２２００６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｏｖｅｌｐｌａｓｍｏｎｐｏｌａｒｉｔｏｎｎａｎｏｌｅｎｓｆｏｒｍｅｄｂｙｔｗｏｓｕｂｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｍｅｔａｌｓｌｉｔｓｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄｂｙｓｕｒｆａｃｅａｐｅｒｉｏｄ ｉｃｔｒｉａｎｇｌｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｇｒａｔｉｎｇｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ．ＵｓｉｎｇＦｉｎｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅＴｉｍｅｄｏｍａｉｎ（ＦＤＴＤ） ｍｅｔｈｏｄｔｈｅｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｉｍａｇｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｎｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｇｒａｔｉｎｇｓｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｓｔｈａｔｆｏｃｕｓｅｄｓｐｏｔｍａｙｂｅｏｎｅ，ｔｗｏｏｒｅｖｅｎｔｈｒｅｅ．Ｂｙ ｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｎｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘｏｆｔｈｅｇｒａｔｉｎｇｉｍａｇｉｎｇ，ｗｅｃａｎｆｉｎｄｔｈａｔｉｎａｃｅｒｔａｉｎｍｅｄｉｕｍｒａｎｇｅ，ｔｈｅｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｕｂｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｌｉｔｓ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｐｏｓｉ ｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｇｒａｔｉｎｇｃｅｎｔｅｒａｎｄｓｌｉｔａｎｄｏｔｈｅｒｆａｃｔｏｒ