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凹槽导体上的表面等离激元SPPs传输特性研究*

2021-10-25濮荣强黄文平

濮荣强, 黄文平

(①芜湖职业技术学院信息工程学院,241003,芜湖市;②安徽皖仪科技股份有限公司,231088,安徽省合肥市)

0 引 言

紫外段的光波从空气里入射到导体上,除部分光被反射,导体同时也对紫外段的光波进行了宽带吸收,而产生了表面等离激元SPPs,SPPs在导体表面产生了亚波长约束可形成强电场,其有超衍射、敏感传播面上的细微变化、磁响应增强等特色性能[1-2].

横电TE模式的光波无法在分界面上感应出极化电荷,实现SPPs传输只能是横磁TM模式的光波,特征是当紫外段的导行波频率ω接近导体的渐近频率ωsp时,SPPs可产生最强电场约束,通常导体的渐近频率ωsp处于紫外光波段外,因此导体的微波段并不存在SPPs模式;但如在导体上刻蚀周期排列、特征尺寸均在mm级一维凹槽,则可在微波段产生溅射化的人工SPPs[3-4].

人工SPPs采用结构化谐振代替了耦合型谐振,使其渐近频率ωsp降低至微波段,可将入射导行波的能量束缚在亚波长范围内进行面上传播,使横向电磁场能量呈指数衰减,如再变动周期凹槽的格式,使其色散曲线在传输光锥以外进行右下偏移,从而调整了波导的传播常数kx可实现SPPs传输[5],其特色可制造出线间串扰较低的SPPs 型微带传输线;SPPs可实现高集成度的微波段光刻技术,被应用65 nm CMOS芯片制造工艺,而与普通微带传输线相比:SPPs 传输线的线间串扰在220 GHz至325 GHz频段内可以降低19 dB[6-7].

这里采用Maxwell电磁场方程组,对紫外段的光波在导体传播面上产生表面等离激元SPPs机制、刻有一维周……

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