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《基于散射矩陣方法的金屬光子晶體薄膜異常光學(xué)透射研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第31卷第1期光學(xué)學(xué)報(bào)Vol.31,No.12011年1月ACTAOPTICASINICAJanuary,2011基于散射矩陣方法的金屬光子晶體薄膜異常光學(xué)透射研究*袁曉東劉肯葉衛(wèi)民張檢發(fā)曾淳(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院光子技術(shù)教研室,湖南長沙410073)摘要散射矩陣方法是一種基于頻域的研究方法。將散射矩陣方法用于亞波長周期性金屬小孔結(jié)構(gòu)的透射特性研究。以金屬銅薄板為研究對(duì)象,薄板刻蝕方格子光子晶體空氣圓孔;用洛倫茲-德魯?shù)?LorentzDrude)模型來表征銅的介電常數(shù)
2、;對(duì)不同的薄板厚度、周期大小和空氣孔孔徑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行透射譜分析。并與時(shí)域有限差分方法計(jì)算所得結(jié)果相對(duì)照,二者吻合較好。仿真結(jié)果表明,如果在金屬薄板上刻蝕亞波長周期性空氣孔,原本不能透射光波的金屬薄板將會(huì)出現(xiàn)異常透射現(xiàn)象。這是由周期性金屬小孔中表面等離子波子共振導(dǎo)致的結(jié)果。用散射矩陣方法與時(shí)域有限差分方法分別基于頻域和時(shí)域進(jìn)行仿真,二者相互驗(yàn)證,從而可以有效地檢驗(yàn)結(jié)果的正確性,進(jìn)而減少以實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證時(shí)域有限有限差分仿真結(jié)果的成本,增強(qiáng)仿真能力。關(guān)鍵詞散射矩陣;金屬薄膜異常透射;時(shí)域有限差分中圖分類號(hào)O431
3、.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼Adoi:10.3788/AOS201131.0131001StudyonExtraordinaryOpticalTransmissionthroughArraysofHolesMetalFilmsBasedonScatteringMatrixMethodYuanXiaodongLiuKenYeWeiminZhangJianfaZengChun(PhotonicLaboratory,CollegeofOptoelectronicScienceandTechnology,N
4、ationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha,Hunan410073,China)AbstractScatteringmatrixmethodisaresearchmethodinfrequencydomain.Transmissionspectraofmetalfilmswithperiodicairholesisstudiedbasedonthismethod.Copperslabsetchedwithperiodicsquarelatticeofairh
5、olesareused.LorentzDrudemodelisusedtodescribepermittivityofcopper.Transmissionspectraareobtainedfordifferentthicknessesofcopperslabs,differentlatticeconstantsanddifferentradiiofairholes.Theresultsagreewellwiththeresultsobtainedbyfinitedifferencetimedom
6、ainmethod(FDTD).Itisshownthatwhilelightcannotbetransmittedthoughtmetalslabs,extraordinaryopticaltransmissionscanbeobservedifmetalslabsaredrilledwithperiodicairholes.Thisismainlycausedbysurfaceplasmonresonanceinthemetalphotoniccrystalslabs.Resultscanbeverif
7、iedbycomparingthemobtainedfromthescatteringmatrixmethodinfrequencydomainandtheFDTDmethodintimedomain.Thusitcanreducethecosttoverifytheresultsexperimentallyandenhancetheabilityofsimulation.Keywordsscatteringmatrix;extraordinaryopticaltransmissionofmetalfil
8、ms;finitedifferencetimedomainmethod(FDTD)OCIScodes310.6628;050.1755;050.5298;050.6624[2]1引言等報(bào)道了各種亞波長金屬小孔結(jié)構(gòu)的異常透過現(xiàn)象。此后,這一現(xiàn)象引起了研究人員的廣泛關(guān)注,大對(duì)于較大的金屬網(wǎng)孔的透射分析,始于1962[3,4]年[1]。隨著納米科技的進(jìn)步,在金屬上刻蝕小于可量的實(shí)驗(yàn)及理論研究也隨之開展。亞波
