曲 鳞 鸿， 方 蔚 瑞

(大连理工大学 物理学院, 辽宁 大连 116024)

0 引 言

金属纳米结构中的自由电子受到光的激发产生集体相干振荡，即表面等离激元，其隐逝场会极大地增强纳米结构周边电磁场.由于其共振性质对周围介质具有极高的灵敏性，从而被广泛应用于传感[1].随着微纳加工和化学合成技术不断发展以及人们对等离激元的深入研究，基于纳米结构等离激元传感的研究已取得了巨大进步.目前较成熟的应用原理主要基于表面等离极化激元(surface plasmon polaritons，SPPs)[2]和局域表面等离激元共振(localized surface plasmon resonances，LSPR)对周围介质的响应.对于基于SPPs的传感器来说，由于激发SPPs对波矢量匹配的需求，表面等离极化激元传感往往需要较复杂的光学仪器与之匹配，这对其在一些领域的应用产生了一定的限制.而基于LSPR的传感器可以直接被入射电磁波激发，大大减少了其在应用领域的限制.但是由于LSPR共振峰的宽度很宽，与SPPs传感器相比较其品质因数较低[3].

随着纳米光子学和微纳加工制造技术的发展，有序排布的纳米颗粒阵列引起了人们广泛关注[4].有序纳米颗粒阵列可以在较为简单的外界电磁场条件下被激发产生多种耦合共振效应，例如增强光透射[5]、Fano共振[6]、等离激元布洛赫模共振[7]等.这些效应可进一步增强光与物质的相互作用，降低辐射损耗，从而提高基于这些原理的传感器性能.基于这种超表面的等离激元传感器还具有以下优点[8-9]：(1)尺寸、晶格常数、材料和形状等结构参数可调，因而具有更高的自由度和更宽的频谱响应范围；……