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叠层圆柱台表面等离激元器件的共振特性

朱振东 白本锋 谭峭峰 李群庆 王雪深 高思田

朱振东, 白本锋, 谭峭峰, 李群庆, 王雪深, 高思田. 叠层圆柱台表面等离激元器件的共振特性[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(9): 934001-0934001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0934001
引用本文: 朱振东, 白本锋, 谭峭峰, 李群庆, 王雪深, 高思田. 叠层圆柱台表面等离激元器件的共振特性[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(9): 934001-0934001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0934001
Zhu Zhendong, Bai Benfeng, Tan Qiaofeng, Li Qunqing, Wang Xueshen, Gao Sitian. Resonance property of the surface plasmonic device of double stacked nanocone[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(9): 934001-0934001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0934001
Citation: Zhu Zhendong, Bai Benfeng, Tan Qiaofeng, Li Qunqing, Wang Xueshen, Gao Sitian. Resonance property of the surface plasmonic device of double stacked nanocone[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(9): 934001-0934001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0934001

叠层圆柱台表面等离激元器件的共振特性

doi: 10.3788/IRLA201746.0934001
基金项目: 

国家质量基础的共性技术研究与应用项目(2017YFF0206104);国防科技委创新项目(H86304ZT00102902)

详细信息
    作者简介:

    朱振东(1977-),男,副研究员,博士,主要从事光电子器件与物理等方面研究。Email:zd_tsu@nim.ac.cn

  • 中图分类号: TN216

Resonance property of the surface plasmonic device of double stacked nanocone

  • 摘要: 基于金属纳米结构增强光与物质的相互作用,调控光学响应是光学前沿研究。金属纳米结构能显著增强电磁场和热点空间位置调控,是表面等离激元器件应用的关键。借鉴衍射光学元件设计思想,文中提出一种简单的多尺度叠层圆柱台(double stacked nanocone,DSC)金属纳米结构,实现近/远场深度调控。在给定激发条件下,DSC纳米结构中腔模与局域表面等离激元模式间产生杂化,实现多尺度级联场增强,远场响应也得到有效调制,且热点能有效地定位到纳米结构的上表面。进一步,提出并研究了掩模重构的纳米加工方法,低成本、可控地制备了DSC纳米结构,工艺控制是三台阶DSC器件特性的关键,实验结果与理论设计一致。
  • [1] Bharadwaj P, Deutsch B, Novotny L. Optical antennas[J]. Advances in Optics and Photonics, 2009, 1:438-483.
    [2] Prodan E, Radloff C, Halas N J, et al. A hybridization model for the plasmon response of complex nanostructures[J]. Science, 2003, 302:419-422.
    [3] Halas N J, Lal S, Chang W S, et al. Plasmons in strongly coupled metallic nanostructures[J]. Chemical Review, 2011, 111:3913-3961.
    [4] Liu N, Mesch M, Weiss T, et al. Infrared perfect absorber and its application as plasmonic sensor[J]. Nano Letter, 2010, 10:2342-2348.
    [5] Zhang M Q, Wang R, Zhu Z D, et al. Experimental research on the spectral response of tips for tip-enhanced Raman spectroscopy[J]. Journal of Optics, 2013, 15:055006.
    [6] Noginov M A, Zhu G, Belgrave A M, et al. Demonstration of a spaser-based nanolaser[J]. Nature, 2009, 460:1110-1113.
    [7] Yang Shuhan, Kang Yuchen, Wang Yanhong, et al. Simulation research on absorption enhancement characteristics of ultra-high temperature metal nanostructures[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(12):1216001. (in Chinese) 杨舒涵, 康宇晨, 王艳红, 等. 超高温金属纳米结构增强吸收特性的仿真研究[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(12):1216001.
    [8] Zayats A V, Smolyaninov I I, Maradudin A. Nano-optics of surface plasmon polaritons[J]. Physics Reports, 2005, 408:131-314.
    [9] Stockman M I. Nanofocusing of optical energy in tapered plasmonic waveguides[J]. Physical Review Letters, 2004, 93:137404.
    [10] Pendry J B. Negative refraction makes a perfect lens[J]. Physical Review Letters, 2000, 85:3966.
    [11] Li Yangyu, Fang Yonghua, Li Dacheng, et al. Suppression of grating multiply diffracted light in planar waveguide spectrometer[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(7):0724001. (in Chinese) 李扬裕, 方勇华, 李大成, 等. 平板波导光谱仪中光栅多次衍射杂散光的抑制[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(7):0724001.
    [12] Okamoto T, H'Dhili F, Kawata S. Towards plasmonic band gap laser[J]. Applied Physics Letters, 2004, 85:3968.
    [13] Bergman D J, Stockman M I. Surface plasmon amplification by stimulated emission of radiation:quantum generation of coherent surface plasmons in nanosystems[J]. Physical Review Letters, 2003, 90:027402.
    [14] Li K, Stockman M I, Bergman D J. Self-similar chain of metal nanospheres as an efficient nanolens[J]. Physical Review Letters, 2003, 91:227402.
    [15] Stockman M I. Nanoplasmonics:past, present, and glimpse into future[J]. Optics Express, 2011, 19:22029-22106.
    [16] Duan Qianqian, Tang Haiquan, Ren Xinyu, et al. Theoretical simulation of the effect of silicon hydrogen bond on waveguide surface smoothing[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(8):0816001. (in Chinese) 段倩倩, 唐海泉, 任馨宇, 等. 硅氢键对波导表面光滑化影响的理论仿真[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(8):0816001.
    [17] Renger J, Quidant R, Hulst N, et al. Surface-enhanced nonlinear four-wave mixing[J]. Physical Review Letters, 2010, 104:059903.
    [18] Hoeppener C, Bharadwaj P, Novotny L. Self-similar gold nanoparticle antennas for a cascaded field enhancement of the optical field[J]. Physical Review Letters, 2012, 109:017402.
    [19] Hoeppener C, Beams R. Novotny L. Background suppression in near-field optical imaging[J]. Nano Letter, 2009, 9:903-908.
    [20] Bidault S, Abayo F, Polman A. Plasmon-based nanolenses assembled on a well-defined DNA template[J]. Journal of the American Chemical Society, 2008, 130:2750-2751.
    [21] Krachmalnicoff V, Castanie E, Wilde Y, et al. Fluctuations of the local density of states probe localized surface plasmons on disordered metal films[J]. Physical Review Letters, 2010, 105:183901.
    [22] Bouchet D, Cao D, Carminati R, et al. Long-range plasmon-assisted energy transfer between fluorescent emitters[J]. Physical Review Letters, 2016, 116:037401.
    [23] Cao D, Caze A, Calabrese M, et al. Mapping the radiative and the apparent nonradiative local densityof states in the near field of a metallic nanoantenna[J]. ACS Photonics, 2015, 2:189-193.
    [24] Stockman M I. A fluctuating fractal nanoworld[J]. Physics, 2010, 3:90.
    [25] Zhu Zhendong, Bai Benfeng, You Oubo, et al. Fano resonance boosted cascaded optical field enhancement in a plasmonic nanoparticle-in-cavity nanoantenna array and its SERS application[J]. Light:Science Applications, 2015, 4(5):e296.
    [26] Zhu Zhendong, Bai Benfeng, Duan H G, et al. M-shaped grating by nanoimprinting:a replicable, large-area, highly active plasmonic surface-enhanced Raman scattering substrate with nanogaps[J]. Small, 2014, 10:1603-1611.
    [27] 朱振東,李群慶. ▲ハン▼守善三次元ナノ構造体アレイ及びその製造方法:日本专利,特願2011-249765[P]. 2011-12-8.
    [28] Zhu Zhendong, Li Qanqing, Zhang Lihui, et al. Method for making three-dimensional nanostructures array:US, 9261777[P]. 2013-04-11.
  • [1] 薛小枚, 秦妍妍, 李悦, 张彤.  基于Si3N4和LRSPP的温度不敏感波导 . 红外与激光工程, 2023, 52(9): 20220881-1-20220881-9. doi: 10.3788/IRLA20220881
    [2] 郭思彤, 邱开放, 王文艳, 李国辉, 翟爱平, 潘登, 冀婷, 崔艳霞.  Au/TiO2复合纳米结构增强热电子光电探测器宽谱响应性能 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220464-1-20220464-11. doi: 10.3788/IRLA20220464
    [3] 刘淇, 刘文玮, 程化, 陈树琪.  基于电介质超表面的双频带双偏振通道波前调控 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20211027-1-20211027-5. doi: 10.3788/IRLA20211027
    [4] 杨伟荣, 潘永强, 郑志奇.  光学表面粒子污染物散射的单层薄膜调控特性 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210234-1-20210234-7. doi: 10.3788/IRLA20210234
    [5] 李志锋, 李倩, 景友亮, 周玉伟, 周靖, 陈平平, 周孝好, 李宁, 陈效双, 陆卫.  等离激元微腔耦合长波红外量子阱高消光比偏振探测器(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20211006-1-20211006-10. doi: 10.3788/IRLA20211006
    [6] 李泉, 刘姗姗, 路光达, 王爽.  利用石墨烯-金属复合结构实现太赫兹电磁诱导透明超表面主动调控 . 红外与激光工程, 2021, 50(8): 20210246-1-20210246-6. doi: 10.3788/IRLA20210246
    [7] 郭尚坤, 邓杰, 周靖, 张东海, 余宇, 邓嘉男, 蔡清元, 李志锋, 陆卫, 陈效双.  基于等离激元纳米结构非对称集成的二维材料自驱动光响应增强的研究进展(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20211011-1-20211011-9. doi: 10.3788/IRLA20211011
    [8] 刘畅, 王健, 左璇, 熊大元.  局域光场增强的量子阱红外探测器(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20211009-1-20211009-12. doi: 10.3788/IRLA20211009
    [9] 何伟迪, 苏丹, 王善江, 周桓立, 陈雯, 张晓阳, 赵宁, 张彤.  表面等离激元纳米结构增效的光电探测器进展(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20211014-1-20211014-12. doi: 10.3788/IRLA20211014
    [10] 赵云, 杨原牧.  非线性超构表面:谐波产生与超快调控 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20201037-1-20201037-14. doi: 10.3788/IRLA20201037
    [11] 王琦龙, 李裕培, 翟雨生, 计吉焘, 邹海洋, 陈广甸.  等离激元增强金硅肖特基结近红外光电探测器进展 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 203002-0203002(14). doi: 10.3788/IRLA201948.0203002
    [12] 祁云平, 张雪伟, 胡月, 胡兵兵, 王向贤.  内嵌矩形腔楔形金属狭缝阵列的宽频异常透射 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 213-218. doi: 10.3788/IRLA201847.S107001
    [13] 李志全, 刘同磊, 白兰迪, 谢锐杰, 岳中, 冯丹丹, 顾而丹.  纳米光栅的表面等离激元增强型GaN-LED . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 920005-0920005(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0920005
    [14] 李东康, 刘玉娟, 田杏霞, 王涛, 付长宝.  多色相干光学烧孔的动态生成与调控 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1106007-1106007(4). doi: 10.3788/IRLA201746.1106007
    [15] 易明芳, 祝祖送, 李伶利.  纳米银立方体与银膜耦合结构的电场特性 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 720003-0720003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0720003
    [16] 李修, 徐艳芳, 辛智青, 李亚玲, 李路海.  表面等离子体共振增强ZnO/Ag薄膜发光特性研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 621005-0621005(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0621005
    [17] 朱梦均, 张大伟, 陈建农.  宽带近红外表面等离激元逻辑与门器件的设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 320003-0320003(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0320003
    [18] 黄玲玲.  基于手性光场作用的超颖表面的相位调控特性及其应用 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 634001-0634001(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0634001
    [19] 李文超, 赵玲玲, 李志全, 朱君, 童凯, 王志斌.  表面等离子激元净放大的结构设计与理论分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2684-2689.
    [20] 孙旭飞, 岳阳, 杜惊雷, 张志友.  高曝光深度的表面等离激元光刻直写头设计分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3254-3258.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-07-05
  • 修回日期:  2017-08-03
  • 刊出日期:  2017-09-25

叠层圆柱台表面等离激元器件的共振特性

doi: 10.3788/IRLA201746.0934001
    作者简介:

    朱振东(1977-),男,副研究员,博士,主要从事光电子器件与物理等方面研究。Email:zd_tsu@nim.ac.cn

基金项目:

国家质量基础的共性技术研究与应用项目(2017YFF0206104);国防科技委创新项目(H86304ZT00102902)

  • 中图分类号: TN216

摘要: 基于金属纳米结构增强光与物质的相互作用,调控光学响应是光学前沿研究。金属纳米结构能显著增强电磁场和热点空间位置调控,是表面等离激元器件应用的关键。借鉴衍射光学元件设计思想,文中提出一种简单的多尺度叠层圆柱台(double stacked nanocone,DSC)金属纳米结构,实现近/远场深度调控。在给定激发条件下,DSC纳米结构中腔模与局域表面等离激元模式间产生杂化,实现多尺度级联场增强,远场响应也得到有效调制,且热点能有效地定位到纳米结构的上表面。进一步,提出并研究了掩模重构的纳米加工方法,低成本、可控地制备了DSC纳米结构,工艺控制是三台阶DSC器件特性的关键,实验结果与理论设计一致。

English Abstract

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