亚波长金属槽阵列表面电磁场增强  被引量:4

Surface Electromagnetic Field Enhancement of Sub-Wavelength Metallic Groove Array

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作  者:孙晓东[1,2] 张斯文 吴峰[3] 杨佳宁[4] 

机构地区:[1]天津工业大学电子与信息工程学院,天津300387 [2]天津市光电检测技术与系统重点实验室,天津300387 [3]天津理工大学理学院,天津300384 [4]承德医学院附属医院,河北承德067000

出  处:《中国激光》2017年第11期275-282,共8页Chinese Journal of Lasers

基  金:国家自然科学基金青年基金(61605144);天津市应用基础与前沿技术研究计划(14JCQNJC01900;14JCQNJC01800);天津市高等学校科技发展基金(20130904)

摘  要:针对表面增强拉曼散射的应用,采用严格耦合波分析方法研究了亚波长金属槽阵列的表面电磁场增强效应。模拟阵列周期和槽深对阵列槽口处电磁场增强的影响,明确了结构内部共振效应对电磁场增强的贡献,分析了亚波长金属槽阵列拉曼散射的平均增强效果及阵列外空间中电磁场增强的有效作用范围。研究表明,在槽内共振效应的影响下,亚波长金属槽阵列在一个周期内的拉曼散射增强因子可达106数量级,并在垂直距离阵列表面1/5波长的范围内可得到明显的电磁场增强,超出该范围增强因子将迅速衰减到1的数量级。数值结果表明阵列表面电磁场增强几乎不受贵金属类型的影响。The surface electromagnetic field enhancement in a sub-wavelength metallic groove array is studied with rigorous coupled wave analysis for surface enhanced Raman scattering. The effects of groove depth and array period on electromagnetic field enhancement at the rabbet of a groove array are simulated. The contribution of resonance effect in structure to electromagnetic field enhancement is achieved. The average enhanced effect of Raman scattering of sub-wavelength metallic groove array and the effective range of electromagnetic field enhancement out of the array are investigated. The results show that with the contribution of resonance in grooves, the Raman scattering enhancement factor of sub-wavelength metallic groove array in one period can reach 106 orders of magnitude. Obvious electromagnetic field enhancement can be obtained at vertical distance to the array surface within 1/5 wavelength, out of which enhancement factor declines rapidly to unitary magnitude. The numerical results show that the surface electromagnetic field enhancement of the sub-wavelength metallic groove array depends weakly on the type of noble metal.

关 键 词:表面光学 表面增强拉曼散射 电磁场增强 亚波长金属槽阵列 严格耦合波分析 

分 类 号:O436[机械工程—光学工程]

 

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