黄志洵，姜荣

(中国传媒大学信息工程学院，北京 100024)

1 引言

表面电磁波简称表面波(surface waves，SW)，是一种沿两媒质之间界面传播的波。表面等离子波(surface plasma waves，SPW)则发生于金属与电介质之间界面，故SPW是SW的一种。在导波理论中，一根表面裸露的金属圆柱导线，可以工作在分米波、厘米波波段，作为单线表面波波导(Single Wire Surface Waveguide)。1899 年 A.Sommerfeld 指出［1］，如导线的电导率为有限值(σ≠∞，这与实际相符)，则会有TM波型沿导线表面传播。表面波的相速小于光速，在靠近导体表面处携带有其能量的绝大部分。由于Sommerfeld指出的波较弱，也由于20世纪初的很长一段时间内尚不能生产分米波、厘米波的源，Sommerfeld的论断直到几十年后才得到证实。Sommerfeld波存在的条件是电导率σ≠∞，亦即电阻率ρ≠0。因而，ρ＞0表示导线电阻提供了对波的相速的迟滞，从而获得了慢波状态。另外，1909年Sommerfeld用Maxwell方程处理两个媒质分界面上的表面波传播问题(Ann.Phys.，Vol.28，1909，665)，是非辐射型(non radiative)表面电磁波。

1907 年，F.Harms［2］研究了当单根导线表面涂敷有电介质层时的波传播问题。介质层的存在同样满足了Sommerfeld波所要求的边界条件，因而表面波的存在可以不依赖于导线的有限导电率。就是说，即使是理想导体(σ=∞)，波也能传播。1910年，D.Hondros和 P.Debye［3］也论述了这个问题。不过，完整的工作和实验是1950年由G.Goubau完成的［4］，故称为 Goubau Wire。

表面等离子体光子学(surface plasmonics，SP)是一门新兴学科，它的另一名称是表面等离子体激元(surface plasmon polariton，SPP)，是指沿金属/介质界面传播的纵向电磁波(longitudinal EM wave propagating along a metal/dielectric interface)，其电磁场从界面向两边按指数率下降，即消失态(evanescent states)。对SPP或SPW的研究已有百余年历史，例如在金属栅格(metallic gratings)上的激励，早在1902年R.W.Wood即报告过对有关现象的观察(见:Philos.Mag.，Vol.6，1902，396)。……