
书书书
第
29
卷
光
学
学
报
光学前沿———光电技术
2009
年
6
月
犃犆犜犃犗犘犜犐犆犃犛犐犖犐犆犃
专
刊
文章编号
:
02532239
(
2009
)
Su
pp
lement1025804
太赫兹电波矢对金属共振环透射率的影响
颜子瑜
姜
雪
周庆莉
张存林
(首都师范大学物理系 北京市太赫兹波谱与成像重点实验室 省部共建太赫兹光电子重点实验室,北京
100048
)
摘要
金属共振环结构(
S
p
litrin
g
resonator
)是近年来新兴的一种微型阵列结构,它所表现出来的共 振吸 收和透 射
效应引起了人们极大的关注。它的形状主要有圆形和方形两种,并且环上都带有 狭缝。这 种微结 构可 视为周 期排
列的金属丝,在时变电场和磁场的作用下会产生明显 的 电磁 响应。 采用 太赫 兹 时域 光谱 系 统,通过 改 变入 射太 赫
兹电波矢与样品平面的角度,研究结构透射和吸收 情况 的变 化。发 现电 波 矢的 改变 会 造成 不同 的 偶极 振荡 模 式,
从而影响吸收位置,导致透射能量发生频移,并对此 现象 进行 了 理论 解释。 而金 属共 振 环结 构的 固 有频 率只 与 结
构的尺寸有关,不受传播模式的影响。为太赫兹相关器件的制备提供了参考。
关键词
太赫兹;金属共振环;电响应;磁响应
中图分类号
O436
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
/
犃犗犛200929狊1.0258
犜犲狉犪犺犲狉狋狕犈犾犲犮狋狉犻犮犚犲狊
狆
狅狀狊犲犉狅狉犛
狆
犾犻狋犚犻狀
犵
犚犲狊狅狀犪狋狅狉
犢犪狀犣犻
狔
狌
犑犻犪狀
犵
犡狌犲
犣犺犪狀
犵
犆狌狀犾犻狀
犣犺狅狌犙犻狀
犵
犾犻
(
犅犲犻
犼
犻狀
犵
犓犲
狔
犔犪犫狅狉犪狋狅狉
狔犳
狅狉犜犲狉犪犺犲狉狋狕犛
狆
犲犮狋狉狅狊犮狅
狆狔
犪狀犱犐犿犪
犵
犻狀
犵
,
犓犲
狔
犔犪犫狅狉犪狋狅狉
狔
狅
犳
犜犲狉犪犺犲狉狋狕犗
狆
狋狅犲犾犲犮狋狉狅狀犻犮狊
,
犕犻狀犻狊狋狉
狔
狅
犳
犈犱狌犮犪狋犻狅狀犇犲
狆
犪狉狋犿犲狀狋狅
犳
犘犺
狔
狊犻犮狊
,
犆犪
狆
犻狋犪犾犖狅狉犿犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋
狔
,
犅犲犻
犼
犻狀
犵
10048
,
犆犺犻狀犪
)
犃犫狊狋狉犪犮狋
犐狀狉犲犮犲狀狋
狔
犲犪狉狊
,
狊
狆
犾犻狋狉犻狀
犵
狉犲狊狅狀犪狋狅狉
(
犛犚犚
)
犻狊犪 狀犲狑 犿犻犮狉狅狊狋狉狌犮狋狌狉犲狅犳狋犺犲犪狉狉犪
狔
.犜犺犲狉犲狊狅狀犪狀犮犲
狋狉犪狀狊犿犻狊狊犻狅狀犪狀犱犪犫狊狅狉
狆
狋犻狅狀犲犳犳犲犮狋狅犳狋犺犲狊
狆
犾犻狋狉犻狀
犵
犪狉狅狌狊犲犱犪
犵
狉犲犪狋犱犲犪犾狅犳犮狅狀犮犲狉狀.犐狋'狊犿犪犻狀犾
狔
狋犺犲狋狑狅犽犻狀犱狊
,
狅狀犲犻狊
狊
狇
狌犪狉犲
,
狋犺犲狅狋犺犲狉犻狊狉狅狌狀犱
,
犪狀犱犪犾犾狅犳狋犺犲犿 狑犻狋犺犪狉犻狀
犵
狊犾犻狋.犜犺犻狊犿犻犮狉狅狊狋狉狌犮狋狌狉犲犮犪狀犫犲狊犲犲狀犪狊狋犺犲狑犻狉犲狊犪狉狉犪
狔
,
犻狋
狑犻犾犾
狆
狉狅犱狌犮犲狋犺犲 犮犾犲犪狉犲犾犲犮狋狉狅犿犪
犵
狀犲狋犻犮狉犲狊
狆
狅狀狊犲 狌狀犱犲狉狋犺犲狋犻犿犲狏犪狉
狔
犻狀
犵
犲犾犲犮狋狉犻犮犪狀犱 犿犪
犵
狀犲狋犻犮犳犻犲犾犱狊.犝狋犻犾犻狕犻狀
犵
狋犲狉犪犺犲狉狋狕狋犻犿犲犱狅犿犪犻狀狊
狆
犲犮狋狉狅狊犮狅
狆狔
狊
狔
狊狋犲犿
,
狋犺犲狉犲狊犲犪狉犮犺犫
狔
犮犺犪狀
犵
犻狀
犵
犪狀
犵
犾犲狊狅犳狋犲狉犪犺犲狉狋狕犲犾犲犮狋狉犻犮狑犪狏犲狏犲犮狋狅狉狑犻狋犺
狊
狆
犾犻狋狅犳狊
狆
犾犻狋狉犻狀
犵
,
犳狅狌狀犱狋犺犪狋犱犻犳犳犲狉犲狀狋犿狅犱犲狊狅犳犱犻
狆
狅犾犲狅狊犮犻犾犾犪狋犻狀
犵
犪狉犲犿犪犱犲犫
狔
犮犺犪狀
犵
犻狀
犵
犲犾犲犮狋狉犻犮狑犪狏犲狏犲犮狋狅狉
,
犪狀犱犻狋狊
犪犫狊狅狉
狆
狋犻狅狀犻狊犪犾狊狅犪犳犳犲犮狋犲犱.犎狅狑犲狏犲狉
,
狀犪狋狌狉犪犾犳狉犲
狇
狌犲狀犮
狔
狅犳犛犚犚犻狊犱犲犮犻犱犲犱犫
狔
犾犪狋狋犻犮犲狊犻狕犲
,
犻狀犱犲
狆
犲狀犱犲狀狋狅犳狋狉犪狀狊犿犻狊狊犻狅狀
犿狅犱犲.犐狀犳犲犮狋犻狅狀狊狋狅狉犲狊狅狀犪狀犮犲
狆
狉狅
狆
犲狉狋犻犲狊狅犳犛犚犚犫
狔
狋犲狉犪犺犲狉狋狕犲犾犲犮狋狉犻犮狑犪狏犲狏犲犮狋狅狉狊犪狉犲犱犻狊犮狌狊狊犲犱犻狀狋犺犻狊犾犲狋狋犲狉.犐狋犮犪狀
犫犲犪狉犲犳犲狉犲狀犮犲犳狅狉狉犲狊犲犪狉犮犺犻狀
犵
狋犲狉犪犺犲狉狋狕犱犲狏犻犮犲狊.
犓犲
狔
狑狅狉犱狊
狋犲狉犪犺犲狉狋狕
;
狊
狆
犾犻狋狉犻狀
犵
狉犲狊狅狀犪狀犮犲
(
犛犚犚
);
犲犾犲犮狋狉犻犮狉犲狊
狆
狅狀狊犲
;
犿犪
犵
狀犲狋犻犮狉犲狊
狆
狅狀狊犲
基金项目:国家
973
计划(
2007CB310408
)资助课题。
作者简介:颜子瑜(
1984-
),女,硕士研究生,主要从事太赫兹光谱检测方面的研究。
Email
:
amable
y
u
@
y
ahoo.com.cn
导师简介:张存林(
1961-
),男,博士,教授,主要从事太赫兹及红外光谱与成像方面的研究。
Email
:
Cunlin
_
Zhan
g
@
mail.cnu.edu.cn
(通信联系人)
1
引
言
近年 来,周 期性金属亚 波长阵列结 构的超强透
过现象受到了广泛 的关注,理论和实 验 上都证明 了
这种现象。这一现象被解释为由电磁波引发金属表
面自由电子 起 伏 和 振 荡 而 形 成 的 表 面 等 离 子 体 波
(
Surface
p
lasmonwave
,
SPW
)与 入 射 电 磁 波 的 相
互耦合。随着对周 期性金属 阵 列的深入 研 究,开始
出现一些经过人工 特殊设计 的 材料,它 们 通常由金
属和半导体组成,常见的是以砷化镓或硅为基底,上
面以光刻 的 方 法 制 作 周 期 性 金 属 亚 波 长 阵 列
。 其
中,金属共振环结构(
s
p
litrin
g
resonator
)是近年来
新兴的一种微型阵 列结构,它所表现 出 来的共振 吸
收和透射效应引起了人们极大的关注。它的形状主
要有圆形和方形 两 种,并且 环 上都带有 狭 缝。这种
微 结 构 可 视 为 周 期 排 列 的 金 属 丝
。 根 据
J.B.
Pendr
y
[
1
]
的研究理论 可 知,这种 金 属丝在时变电场
和磁场的作用下会产生明显的电磁响应。
在共振环结构中,每个金属环都可视为一个
LC