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Fabry-Perot腔谐振对横电波激励下亚波长一维金属光栅的异常透射性的作用

王亚伟 刘明礼 刘仁杰 雷海娜 田相龙

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Fabry-Perot腔谐振对横电波激励下亚波长一维金属光栅的异常透射性的作用

王亚伟, 刘明礼, 刘仁杰, 雷海娜, 田相龙

Fabry-Perot resonance on extraordinary transmission through one-dimensional metallic gratings with sub-wavelength under transverse electric wave excitation

Wang Ya-Wei, Liu Ming-Li, Liu Ren-Jie, Lei Hai-Na, Tian Xiang-Long
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  • 利用时域有限差分法,对横电波(TE波)激励带电介质的亚波长一维金属光栅的光场分布进行了模拟分析,发现TE波在所研究的模型下具有异常透射现象.探究其物理本质,确定类导模共振理论是第一个峰和第二个峰产生的主要原因.在此基础上,从麦克斯韦方程出发,通过有效折射率法,确定了类Fabry-Perot(F-P)腔谐振是产生第三个峰的主要原因.从而完善了TE波在所研究的模型下产生异常透射现象的物理本质.为进一步研究TE波异常透射性的物理本质提供了一种完整的理论依据.
    The transmission distribution of transverse electric wave (TE) through one-dimensional metallic gratings with sub-wavelenghth slits with dielectric added in different positions has been simulated by the FDTD (finite difference time domain) method, the extraordinary transmission can be produced at several special wavelengths. The simulation shows that the guided-mode-like resonance theory is the main reason giving rise to the first peak and the second peak. Based on the guided-mode-like resonance theory, from the Maxwell’s equations,we nade sure that the Fabry Perot resonance is the main cause producing the third peak by the effective index mehod. In a word, the guided-mode resonance theory and the Fabry-Perot-like resonance reveal the physical nature of the extraordinary transmission phenomenon which provides a complete theoretical basis for further study of the extraordinary transmission phenomenon of TE-polarized wave.
    • 基金项目: 江苏省高校自然科学重大项目(批准号:09KJA14001)、江苏省自然科学基金(批准号:BK2008230)和江苏省先进光学制造技术重点实验室开放课题(批准号:KJS0905)资助的课题.
    [1]

    Ebbesen T W, Lezec H J, GhaemiH F, Thio T, Wolff P A 1998 Nature 391 667

    [2]

    Genet C, Ebbesen T W 2007 Nature 445 39

    [3]

    Bai W L, Guo B S, Cai L K, Gan Q Q, Song G F 2009 Acta Phys. Sin. 58 8021 (in Chinese)[白文理、 郭宝山、 蔡利康、 甘巧强、 宋国峰 2009 物理学报 58 8021]

    [4]

    Wang Y Y, Zhang C H, Ma J L, Jin B B, Xu W W, Kang L, Chen J, Wu P H 2009 Acta Phys. Sin. 58 6884 (in Chinese)[王媛媛、 张彩虹、 马金龙、 金飙兵、 许伟伟、 康 琳、 陈 健、 吴培亨 2009 物理学报 58 6884]

    [5]

    Cai L, Li G Y, Wang Z H, Xu A S 2010 Opt.Lett. 35 127

    [6]

    Przybilla F, Degiron A, Genet C, Ebbesen T W, Leon-Perez F D, Bravo-Abad J, García-Vidal F J, Martín-Moreno L 2008 Opt.Express 16 9571

    [7]

    Treacy M M J 2002 Phys. Rev. B 66 195105

    [8]

    Lee K G, Park Q H 2005 Phys. Rev. Lett. 95 103902

    [9]

    Cao Q, Lalanne P 2002 Phys. Rev. Lett. 88 057403

    [10]

    Xie Y, Zakharian A R, Moloney J V, Mansuripur M 2006 Opt. Express 14 6400

    [11]

    Li C, Zhou Y S,Wang H Y,Wang F H 2010 J. Opt. Soc. Am. B 27 59

    [12]

    Wu F Q, Han D Z, Li X, Liu X H 2008 Opt. Express 16 6619

    [13]

    Belotelov V I, Doskolovich L L, Kotov V A, Bezus E A, Bykov D A, Zvezdin A K 2007 Opt. Coummun. 278 104

    [14]

    Wurtz G A, Dickson W, Connor D O, Atkinson R, Hendren W, Evans P, Pollard R, Zayats A V 2008 Opt. Express 16 7460

    [15]

    Garcia-Vidal F J, Martin-Moreno L 2002 Phys. Rev. B 66 155412

    [16]

    Pendry J B, Martín-Moreno L, García-Vidal F J 2004 Science 305 847

    [17]

    Wang Y W, Liu M L, liu R J,Lei H N,Deng X B 2010 Acta Phys. Sin. 59 0184 (in Chinese)[王亚伟、 刘明礼、 刘仁杰、 雷海娜、 邓晓斌 2010 物理学报 59 0184]

    [18]

    Taflove A, Hagness S C 2000 Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method(3rd ed)(Boston: Artech House) p236

    [19]

    Moreno E, Martín-Moreno L, García-Vidal F J 2006 J.Opt. A: Pure Appl. Opt. 8 S94

    [20]

    Yuan G H, Wang P, Zhang D G 2006 Proc.IEEE 7803 9774

    [21]

    Yuan G H, Wang P, Zhang D G 2007 Chin. Phys. Lett. 24 1600

    [22]

    Aleksandar D R, Aleksandra B D, Jovan M E, Marian L M 1998 Appl. Opt. 37 5271

    [23]

    Young J L, Nelson R O 2001 IEEE Antennas Propag. Mag. 43 61

    [24]

    Han M H, Dutton R W 2006 IEEE Microw. Wireless Compon.Lett. 16 3

    [25]

    Palik E D(ed.) 1985 Handbook of Optical Constants of Solids (Orlando, FL: Academic Press)

    [26]

    Tan C L,Yi Y X, Wang G P 2002 Acta Phys. Sin. 51 1063 (in Chinese)[谈春雷、 易永祥、 汪国平 2002 物理学报 51 1063]

  • [1]

    Ebbesen T W, Lezec H J, GhaemiH F, Thio T, Wolff P A 1998 Nature 391 667

    [2]

    Genet C, Ebbesen T W 2007 Nature 445 39

    [3]

    Bai W L, Guo B S, Cai L K, Gan Q Q, Song G F 2009 Acta Phys. Sin. 58 8021 (in Chinese)[白文理、 郭宝山、 蔡利康、 甘巧强、 宋国峰 2009 物理学报 58 8021]

    [4]

    Wang Y Y, Zhang C H, Ma J L, Jin B B, Xu W W, Kang L, Chen J, Wu P H 2009 Acta Phys. Sin. 58 6884 (in Chinese)[王媛媛、 张彩虹、 马金龙、 金飙兵、 许伟伟、 康 琳、 陈 健、 吴培亨 2009 物理学报 58 6884]

    [5]

    Cai L, Li G Y, Wang Z H, Xu A S 2010 Opt.Lett. 35 127

    [6]

    Przybilla F, Degiron A, Genet C, Ebbesen T W, Leon-Perez F D, Bravo-Abad J, García-Vidal F J, Martín-Moreno L 2008 Opt.Express 16 9571

    [7]

    Treacy M M J 2002 Phys. Rev. B 66 195105

    [8]

    Lee K G, Park Q H 2005 Phys. Rev. Lett. 95 103902

    [9]

    Cao Q, Lalanne P 2002 Phys. Rev. Lett. 88 057403

    [10]

    Xie Y, Zakharian A R, Moloney J V, Mansuripur M 2006 Opt. Express 14 6400

    [11]

    Li C, Zhou Y S,Wang H Y,Wang F H 2010 J. Opt. Soc. Am. B 27 59

    [12]

    Wu F Q, Han D Z, Li X, Liu X H 2008 Opt. Express 16 6619

    [13]

    Belotelov V I, Doskolovich L L, Kotov V A, Bezus E A, Bykov D A, Zvezdin A K 2007 Opt. Coummun. 278 104

    [14]

    Wurtz G A, Dickson W, Connor D O, Atkinson R, Hendren W, Evans P, Pollard R, Zayats A V 2008 Opt. Express 16 7460

    [15]

    Garcia-Vidal F J, Martin-Moreno L 2002 Phys. Rev. B 66 155412

    [16]

    Pendry J B, Martín-Moreno L, García-Vidal F J 2004 Science 305 847

    [17]

    Wang Y W, Liu M L, liu R J,Lei H N,Deng X B 2010 Acta Phys. Sin. 59 0184 (in Chinese)[王亚伟、 刘明礼、 刘仁杰、 雷海娜、 邓晓斌 2010 物理学报 59 0184]

    [18]

    Taflove A, Hagness S C 2000 Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method(3rd ed)(Boston: Artech House) p236

    [19]

    Moreno E, Martín-Moreno L, García-Vidal F J 2006 J.Opt. A: Pure Appl. Opt. 8 S94

    [20]

    Yuan G H, Wang P, Zhang D G 2006 Proc.IEEE 7803 9774

    [21]

    Yuan G H, Wang P, Zhang D G 2007 Chin. Phys. Lett. 24 1600

    [22]

    Aleksandar D R, Aleksandra B D, Jovan M E, Marian L M 1998 Appl. Opt. 37 5271

    [23]

    Young J L, Nelson R O 2001 IEEE Antennas Propag. Mag. 43 61

    [24]

    Han M H, Dutton R W 2006 IEEE Microw. Wireless Compon.Lett. 16 3

    [25]

    Palik E D(ed.) 1985 Handbook of Optical Constants of Solids (Orlando, FL: Academic Press)

    [26]

    Tan C L,Yi Y X, Wang G P 2002 Acta Phys. Sin. 51 1063 (in Chinese)[谈春雷、 易永祥、 汪国平 2002 物理学报 51 1063]

  • [1] 张翔宇, 刘会刚, 康明, 刘波, 刘海涛. 金属-介质-金属多层结构可调谐Fabry-Perot共振及高灵敏折射率传感. 物理学报, 2021, 70(14): 140702. doi: 10.7498/aps.70.20202058
    [2] 董大兴, 刘友文, 伏洋洋, 费越. 金属光栅异常透射增强黑磷烯法拉第旋转的理论研究. 物理学报, 2020, 69(23): 237802. doi: 10.7498/aps.69.20201056
    [3] 李宏, 张斯淇, 郭明, 李美萱, 宋立军. Fabry-Perot腔与光学参量放大复合系统中实现可调谐的非常规光子阻塞. 物理学报, 2019, 68(12): 124203. doi: 10.7498/aps.68.20190154
    [4] 江孝伟, 武华, 袁寿财. 基于金属光栅实现石墨烯三通道光吸收增强. 物理学报, 2019, 68(13): 138101. doi: 10.7498/aps.68.20182173
    [5] 王帅, 邓子岚, 王发强, 王晓雷, 李向平. 光子角动量在环形金属纳米孔异常透射过程中的作用. 物理学报, 2019, 68(7): 077801. doi: 10.7498/aps.68.20182017
    [6] 高健, 桑田, 李俊浪, 王啦. 利用窄刻槽金属光栅实现石墨烯双通道吸收增强. 物理学报, 2018, 67(18): 184210. doi: 10.7498/aps.67.20180848
    [7] 张晨, 曹祥玉, 高军, 李思佳, 郑月军. 一种基于共享孔径Fabry-Perot谐振腔结构的宽带高增益磁电偶极子微带天线. 物理学报, 2016, 65(13): 134205. doi: 10.7498/aps.65.134205
    [8] 陆云清, 成心怡, 许敏, 许吉, 王瑾. 基于TPPs-SPPs混合模式的激发以增强单纳米缝异常透射. 物理学报, 2016, 65(20): 204207. doi: 10.7498/aps.65.204207
    [9] 褚金奎, 王倩怡, 王志文, 王立鼎. 双层金属纳米光栅的TE偏振光异常透射特性. 物理学报, 2015, 64(16): 164206. doi: 10.7498/aps.64.164206
    [10] 白岩, 赵卫疆, 任德明, 曲彦臣, 刘闯, 袁晋鹤, 钱黎明, 陈振雷. 基于有源Fabry-Perot腔的激光脉冲延时自外差研究. 物理学报, 2012, 61(9): 094218. doi: 10.7498/aps.61.094218
    [11] 王晶晶, 何博, 于波, 刘岩, 王晓波, 肖连团, 贾锁堂. 单光子调制锁定Fabry-Perot腔. 物理学报, 2012, 61(20): 204203. doi: 10.7498/aps.61.204203
    [12] 曾志文, 刘海涛, 张斯文. 基于Fabry-Perot模型设计亚波长金属狭缝阵列光学异常透射折射率传感器. 物理学报, 2012, 61(20): 200701. doi: 10.7498/aps.61.200701
    [13] 王争, 赵新杰, 何明, 周铁戈, 岳宏卫, 阎少林. 嵌入到Fabry-Perot谐振腔的双晶约瑟夫森结阵列的阻抗匹配和相位锁定研究. 物理学报, 2010, 59(5): 3481-3487. doi: 10.7498/aps.59.3481
    [14] 岳宏卫, 阎少林, 周铁戈, 谢清连, 游峰, 王争, 何明, 赵新杰, 方兰, 杨扬, 王福音, 陶薇薇. 嵌入Fabry-Perot谐振腔的高温超导双晶约瑟夫森结的毫米波辐照特性研究. 物理学报, 2010, 59(2): 1282-1287. doi: 10.7498/aps.59.1282
    [15] 王亚伟, 刘明礼, 刘仁杰, 雷海娜, 邓晓斌. 横电波激励下亚波长一维金属光栅的异常透射性. 物理学报, 2010, 59(6): 4030-4035. doi: 10.7498/aps.59.4030
    [16] 白文理, 郭宝山, 蔡利康, 甘巧强, 宋国峰. 亚波长金属光栅的光耦合增强效应及透射局域化的模拟研究. 物理学报, 2009, 58(11): 8021-8026. doi: 10.7498/aps.58.8021
    [17] 王媛媛, 张彩虹, 马金龙, 金飙兵, 许伟伟, 康琳, 陈健, 吴培亨. 亚波长孔阵列的太赫兹波异常透射研究. 物理学报, 2009, 58(10): 6884-6888. doi: 10.7498/aps.58.6884
    [18] 许 鸥, 鲁韶华, 简水生. 用于单频光纤激光器的光纤光栅双腔Fabry-Perot结构传输谱特性理论研究. 物理学报, 2008, 57(10): 6404-6411. doi: 10.7498/aps.57.6404
    [19] 刘敏敏, 张国平, 邹 明. 二元矩形金属光栅衍射增强电磁理论. 物理学报, 2006, 55(9): 4608-4612. doi: 10.7498/aps.55.4608
    [20] 谈春雷, 易永祥, 汪国平. 一维金属光栅的透射光学特性. 物理学报, 2002, 51(5): 1063-1067. doi: 10.7498/aps.51.1063
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-03-16
  • 修回日期:  2010-04-12
  • 刊出日期:  2011-01-05

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