太赫兹表面等离激元及其应用
发布时间：2021-02-10 01:27
金属或半导体与介质分界面上的电子与光子互作用形成的光学表面等离激元（SPP）以及人工超构材料或二维原子晶体材料表面上的电子与太赫兹波或微波互作用形成的人工表面等离激元（SSP）是小型化与集成化太赫兹有源/无源器件和太赫兹超分辨率成像的重要物理基础。随着太赫兹科学技术的发展,太赫兹表面等离激元研究在国际上受到很大关注。本文介绍了传统的光学表面等离激元及其发展,详细阐述了太赫兹波段的人工表面等离激元（SSP）和石墨烯表面等离激元（GSP）的基本原理和发展历程,对表面等离激元在太赫兹波段的新型辐射源、无源器件、超分辨率成像及其他领域的应用进行了较为全面的总结和评述,并对该领域未来进一步发展的方向进行了展望。
【文章来源】：红外与毫米波学报. 2020,39(02)北大核心
【文章页数】：22 页
【部分图文】：
图２?（ａ）棱镜耦含实Ｉｆｆ波矢远配原＿气（ｂ）光栅耦含实现??波麵配綱ｔ，ｄ??
高半导体光探测器的??响应效率［３］以及提高太阳能电池的光电转换效??率等；在新型光源方面，ＳＰＰ的激发可以增大Ｉｎ－??ＧａＮ／ＧａＮ量子阱的内量子效率，从而催生出新型的??商亮度和高速运作的半导体发光二级管（ＬＥＤ??实歸上，凋落波在近场超透镜中的幅度放大也??得益于ＳＰＰ的激发〇近年来，基于相位可调的ＳＰＰ??驻波条纹出现了一种被称之为等离激元照明显微??（Ｐｌａｓｍｏｎｉｃ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ?Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ?Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，??ＰＳＩＭ）成像技术，如图３所承《，根据莫尔效皮??（Ｍｅ＊＃?Ｅｆｆｅｃｔ?知＊幽５具有不同相位的ＳＰＰ驻波??条纹分别照射目标时，叠加后的图像同时包括凋落??波和行波空间频率分量１经过多次照射以及进行：空??间频率解缠绕之后，就可以重构亚波长的目标图??像。由于ＰＳＩＭ技术具有相对较快的成像速度和较??低的光子能量，所以比较适用于，对活体组织的生物??摩学成像ａ??（ａ）?（ｂ）??图３等离激元结构型照明显微成像技术［３°］?（ａ）原理示意??图，（ｂ）成像结果??Ｆｉｇ．?３?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ?ｉｍａｇｉｎｇ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ??ＳＰＰ［３０］?（ａ）?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ，?（ｂ）?ｔｈｅ?ｉｍａｇｉｎｇ?ｒｅｓｕｌｔｓ??２人工表面等离激元??在太赫兹频段盒屬表面虽：然也可＇以支持表：齊??波，这种表面波也被称之为Ｓｏｍｍｅｒｆｅｌｄ－Ｚｅｎｎｅｃｋ??波１３２气但是该表面波的局附能力十分微弱ｅ这是??因为，在长波波段（例如太赫兹和微波波段），虽然??金
刘濮鲲等：太赫兹表面等离激元及其应用??１７３??０．１?０．２?０．３?０．４?０．５??心／（２＿??（ｅ）??（ｆ）??（ｇ）??ｐ－Ｖ，Ｃ（＾??ｍ?ｆｃｒ，Ｊ??ＪｍｔＳＳｍｄ??图５?（ａ）和〇３）亚波长周期金属光栅及其色散曲楔子状周期结构ｗｓ（ｄ）“蘑鹿”形状的高阻抗表面Ｍ，（ｅ）基ｆ??梭度渐变光栅的分光仪翁性超薄型光栅结构示袁菌ｗＶｇ）超薄塑光栅的三维仿真數怔结果Ｂ？??Ｆｉｇ．?５?（ａ）?ａｎｄ?（ｂ）?ｓｈｏｗ?ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ?ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａｎ?ｕｌｔｒａ－ｔｈｉｎ?ｓｕｂ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?ｇｒａｔｉｎｇ［３８］，?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，?（ｃ）?ｓｋｅｔｃｈ??ｏｆ?ｐｅｒｉｏｄｉｃ?ｗｅｄｇｅｓ［４３］，（ｄ）?ｔｈｅ?ｈｉｇｈ－ｉｍｐｅｄａｎｃｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?“ｍｕｓｈｒｏｏｍ”?ｓｔｍｃｔｕｒｅ［３〇］，（ｅ）?ｔｈｅ?ｌｉｇｈｔ?ｓｐｌｉｔｔｅｒ?ｍａｄｅ?ｂｙ?ａ?ｇｒａｄｉｅｎｔ??ｇｒａｔｉｎｇ［３２］，?（ｆ）?Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｎｅａｒｌｙ?ｚｅｒｏ－ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ?ｇｒａｔｉｎｇｓ?ｏｎ?ａ?ｆｌｅｘｉｂｌｅ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ［３４］，?（ｇ）?ｔｈｅ?ｓｉｍｕｌａｔｅｄ?ｆｉｅｌｄ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎ？??ｓｉｏｎａｌ?ｆｌｅｘｉｂｌｅ?ｕｌｔｒａ－ｔｈｉｎ?ｇｒａｔｉｎｇｓ［３４］??快、结构更为紧凑的新一代光子学和电子学器件提??供了新的途径同时也为新技术和材料的发展与??革新带来了新的机遇。．表面等离激元与新材料（或??超材料）的结合也是佳前相关领域的
本文编号：3026558
【文章来源】：红外与毫米波学报. 2020,39(02)北大核心
【文章页数】：22 页
【部分图文】：
图２?（ａ）棱镜耦含实Ｉｆｆ波矢远配原＿气（ｂ）光栅耦含实现??波麵配綱ｔ，ｄ??
高半导体光探测器的??响应效率［３］以及提高太阳能电池的光电转换效??率等；在新型光源方面，ＳＰＰ的激发可以增大Ｉｎ－??ＧａＮ／ＧａＮ量子阱的内量子效率，从而催生出新型的??商亮度和高速运作的半导体发光二级管（ＬＥＤ??实歸上，凋落波在近场超透镜中的幅度放大也??得益于ＳＰＰ的激发〇近年来，基于相位可调的ＳＰＰ??驻波条纹出现了一种被称之为等离激元照明显微??（Ｐｌａｓｍｏｎｉｃ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ?Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ?Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，??ＰＳＩＭ）成像技术，如图３所承《，根据莫尔效皮??（Ｍｅ＊＃?Ｅｆｆｅｃｔ?知＊幽５具有不同相位的ＳＰＰ驻波??条纹分别照射目标时，叠加后的图像同时包括凋落??波和行波空间频率分量１经过多次照射以及进行：空??间频率解缠绕之后，就可以重构亚波长的目标图??像。由于ＰＳＩＭ技术具有相对较快的成像速度和较??低的光子能量，所以比较适用于，对活体组织的生物??摩学成像ａ??（ａ）?（ｂ）??图３等离激元结构型照明显微成像技术［３°］?（ａ）原理示意??图，（ｂ）成像结果??Ｆｉｇ．?３?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ?ｉｍａｇｉｎｇ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ??ＳＰＰ［３０］?（ａ）?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ，?（ｂ）?ｔｈｅ?ｉｍａｇｉｎｇ?ｒｅｓｕｌｔｓ??２人工表面等离激元??在太赫兹频段盒屬表面虽：然也可＇以支持表：齊??波，这种表面波也被称之为Ｓｏｍｍｅｒｆｅｌｄ－Ｚｅｎｎｅｃｋ??波１３２气但是该表面波的局附能力十分微弱ｅ这是??因为，在长波波段（例如太赫兹和微波波段），虽然??金
刘濮鲲等：太赫兹表面等离激元及其应用??１７３??０．１?０．２?０．３?０．４?０．５??心／（２＿??（ｅ）??（ｆ）??（ｇ）??ｐ－Ｖ，Ｃ（＾??ｍ?ｆｃｒ，Ｊ??ＪｍｔＳＳｍｄ??图５?（ａ）和〇３）亚波长周期金属光栅及其色散曲楔子状周期结构ｗｓ（ｄ）“蘑鹿”形状的高阻抗表面Ｍ，（ｅ）基ｆ??梭度渐变光栅的分光仪翁性超薄型光栅结构示袁菌ｗＶｇ）超薄塑光栅的三维仿真數怔结果Ｂ？??Ｆｉｇ．?５?（ａ）?ａｎｄ?（ｂ）?ｓｈｏｗ?ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ?ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａｎ?ｕｌｔｒａ－ｔｈｉｎ?ｓｕｂ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?ｇｒａｔｉｎｇ［３８］，?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，?（ｃ）?ｓｋｅｔｃｈ??ｏｆ?ｐｅｒｉｏｄｉｃ?ｗｅｄｇｅｓ［４３］，（ｄ）?ｔｈｅ?ｈｉｇｈ－ｉｍｐｅｄａｎｃｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?“ｍｕｓｈｒｏｏｍ”?ｓｔｍｃｔｕｒｅ［３〇］，（ｅ）?ｔｈｅ?ｌｉｇｈｔ?ｓｐｌｉｔｔｅｒ?ｍａｄｅ?ｂｙ?ａ?ｇｒａｄｉｅｎｔ??ｇｒａｔｉｎｇ［３２］，?（ｆ）?Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｎｅａｒｌｙ?ｚｅｒｏ－ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ?ｇｒａｔｉｎｇｓ?ｏｎ?ａ?ｆｌｅｘｉｂｌｅ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ［３４］，?（ｇ）?ｔｈｅ?ｓｉｍｕｌａｔｅｄ?ｆｉｅｌｄ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎ？??ｓｉｏｎａｌ?ｆｌｅｘｉｂｌｅ?ｕｌｔｒａ－ｔｈｉｎ?ｇｒａｔｉｎｇｓ［３４］??快、结构更为紧凑的新一代光子学和电子学器件提??供了新的途径同时也为新技术和材料的发展与??革新带来了新的机遇。．表面等离激元与新材料（或??超材料）的结合也是佳前相关领域的
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