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金属-介质光栅结构表面等离子体耦合效率的模拟研究

陈泳屹 秦莉 佟存柱 王立军

金属-介质光栅结构表面等离子体耦合效率的模拟研究

陈泳屹, 秦莉, 佟存柱, 王立军
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  • 表面等离子体可以将光子局域在金属表面附近, 并形成很强的近场能量密度, 可以大大提高金属表面附近分子的发光效率和光电转换吸收材料的利用率, 从而提高发光器件和光电转换器件的效率. 本文研究了在一维周期性金属-介质混合结构的光栅中表面等离子体激元的耦合条件, 给出了耦合效率随着结构和填充因子的变化, 并证明了在光栅的填充因子较高以至光栅的金属间隔较小时, 光子耦合成为表面等离子体的效率较高, 可以达到94%以上.
    • 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(批准号: 61234004);国家自然科学基金(批准号: 61176045)和国家自然科学青年基金(批准号: 61106068)资助的课题.
    [1]

    Cottam M G, Tilley D R 1989 Introduction to Surface and Superlattice Excitations (New York: Cambridge University Press)

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    Schaadt D M, Feng B, Yu E T 2005 Appl. Phys. Lett. 86 063106

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    Derkas D, Lim S H, Matheu P, Mar W, Yu E T 2006 Appl. Phys. Lett. 89 093103

    [4]

    Lim S H, Mar W, Matheu P, Derkacs D, Yu E T 2007 Appl. Phys. Lett. 101 104309

    [5]

    Pillai S, Catchpole K R, Trupke T, Green M A 2007 J. Appl. Phys. 101 093105

    [6]

    Lare M V, Lenzmann F, Verschuuren M A, Polman A 2012 Appl. Phys. Lett. 101 221110

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    [10]

    Raethe H 1988 Surface Plasmons (Berlin: Springer-Verlag)

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    Lévêque G, Martin O J F 2006 J. Appl. Phys. 100 124301

    [14]

    Ditlbacher H, Krenn J R, Hohenau A, Leitner A, Aussenegg F R 2003 Appl. Phys. Lett. 83 3665

    [15]

    Meng L, Zhao D, Li Q, Qiu M 2013 Opt. Express 21 A111

    [16]

    Anttu N, Guan Z Q, Håkanson U, Xu H X, Xu H Q 2012 Appl. Phys. Lett. 100 091111

    [17]

    Ung B, Sheng Y 2007 Opt. Express 15 1182

    [18]

    Rakić A D, Djurišić A B, Elazar J M, Majewski M L 1998 Appl. Opt. 37 5271

    [19]

    Barnes W L, Dereu A, Ebbesen T W 2003 Nature 424 824

    [20]

    Ghaemi H F, Thio T, Grupp D E, Ebbesen T W, Lezec H J 1998 Phys. Rev. B 58 6779

    [21]

    Jang S J, Yeo C I, Yu J S, Lee Y T 2010 Phys. Status Solidi A 207 1982

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  • [1] 王 策, 陈晓波, 陈 鸾, 马 辉, 李 崧, 张春林, 张蕴芝, 高爱华. Er3+:GdVO4中Er3+离子的光谱参数计算和晶场中能级分裂的讨论. 物理学报, 2007, 56(10): 6090-6097. doi: 10.7498/aps.56.6090
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-03-22
  • 修回日期:  2013-04-23
  • 刊出日期:  2013-08-20

金属-介质光栅结构表面等离子体耦合效率的模拟研究

  • 1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 发光学及其应用国家重点实验室, 长春 130089;
  • 2. 中国科学院大学, 北京 100049
    基金项目: 

    国家自然科学基金重点项目(批准号: 61234004)

    国家自然科学基金(批准号: 61176045)和国家自然科学青年基金(批准号: 61106068)资助的课题.

摘要: 表面等离子体可以将光子局域在金属表面附近, 并形成很强的近场能量密度, 可以大大提高金属表面附近分子的发光效率和光电转换吸收材料的利用率, 从而提高发光器件和光电转换器件的效率. 本文研究了在一维周期性金属-介质混合结构的光栅中表面等离子体激元的耦合条件, 给出了耦合效率随着结构和填充因子的变化, 并证明了在光栅的填充因子较高以至光栅的金属间隔较小时, 光子耦合成为表面等离子体的效率较高, 可以达到94%以上.

English Abstract

参考文献 (21)

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