李健康 李睿

(大连理工大学物理系, 大连 116024)

为 表 面 增 强 相 干 反 斯 托 克 斯 拉 曼 散 射(surface enhancement coherent anti-Stokes Raman scattering,SECARS)提供具有高增强、稳定性好的等离激元增强基底是十分重要的.本文从实际出发, 在理论上设计了一种新的SECARS基底, 其可以利用结构自身的杂化共振与额外激发的电荷转移等离子体共振相互作用产生Fano共振, 并通过调节电荷转移等离子体共振来改变Fano共振的波长位置.通过对L-色氨酸1557 cm–1处的拉曼模式的数值模拟得到的数据表明, 这种具有空间对称性的结构可以产生多个不依赖入射光偏振方向的高增强热点, 这些热点处的信号相对于普通相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-Stokes Raman scattering, CARS)信号, 其增强因子普遍可以达到1012, 最大处可达到1014.这种利用电荷转移等离子体来设计基底的方法可以在SECARS的实用性基底中得到应用并为其他非线性光学工艺的设计提供了新的思路.

1 引 言

相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-Stokes Raman scattering, CARS)是一种常用的能够检测到分子级振动的方法[1−5], 在CARS中存在两道入射光束, 分别是泵浦光(ωp)与斯托克斯光(ωs)以及一道出射光束反斯托克斯光(ωas=2 ×ωp–ωs), 出射光的强度的关系可以用下面的关系式表示[6,7]:

其中χ(3)代表物体的三阶极化率;Ip指泵浦光强;Is指斯托克斯光强.虽然CARS的检测灵敏度比拉曼散射强很多, 但对各种含量极低的物质的检测效果依然不够灵敏.因此为了增强CARS的检测效果, 需要引入增强基底, 产生了新的检测方法即表面增强相干反斯托克斯拉曼散射.其主要是设计新型的……