
《表面等离激元纳米光子学》介绍了孤立的和周期性的金属纳米结构中的表面等离激元的激励,讨论了表面等离激元波导的特性,阐述了基于表面等离激元的成像方法,介绍了等离激元结构的实验表征和仿真模拟技术,最后概述了表面等离激元纳米光子学在拉曼光谱、集成光学器件以及光存储等领域中的应用。
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《表面等离激元纳米光子学》由东南大学出版社出版。《表面等离激元纳米光子学》可供高等院校光学、物理电子学、凝聚态物理学和微纳光子学等方向的理工科研究生阅读或作为教材使用,也可供相关领域的科技工作者阅读。作者简介
作者:(美国)布隆格司马(Mark L.Brongersma) (美国)基克(Pieter G.Kik) 译者:张彤目录
第1章表面等离激元纳米光子学
1.1引言
1.2表面等离激元——历史简介
1.3表面等离激元——现状和未来
1.4本书内容概要
参考文献
第2章纳米颗粒阵列的近场和远场特性
2.1引言
2.2单个金属纳米颗粒上的表面等离激元
2.2.1金属的光学性质
2.2.2金属纳米颗粒上的表面等离激元(SPN)的定性描述
2.2.3SPN的理论描述
2.2.4SPN共振阻尼
2.3纳米颗粒阵列的远场消光光谱
2.3.1表面等离子共振的谱线位置
2.3.2SPN的谱宽和衰减时间
2.4纳米颗粒阵列的光学近场
2.4.1单个金属颗粒的光学近场
2.4.2颗粒阵列的光学近场
2.5光学非线性
2.6颗粒间的相互作用
2.7总结
参考文献
第3章周期性纳米孔结构的光透射理论
3.1引言
3.2二维亚波长孔洞阵列
3.3被凹槽包围的单孔中的光异常透射
3.4单孔中的光聚束效应
参考文献
第4章表面等离激元波导的发展与近场特性
4.1引言
4.2实验背景
4.2.1近场显微镜
4.2.2样品制备
4.3结论
4.3.1金属条带模式的场分布
4.3.2金属条带模式的路由
4.4总结和展望
致谢
参考文献
第5章长程等离激元传输线数值模拟
5.1引言
5.2物理背景
5.3数值方法
5.4结果
参考文献
第6章表面等离极化激元在光子带隙结构中的传输
6.1引言
6.2数值方法
6.3数值结果
6.4结论
致谢
参考文献
第7章亚波长尺度的等离激元波导
7.1前言
7.2纳米链等离激元波导
7.3纳米结构中强耦合的等离激元模式
7.4金属/绝缘体/金属纳米槽波导
7.5总结
参考文献
第8章光学超透镜
8.1引言
8.2超透镜理论和成像特性
8.3倏逝波的传输增强
8.4超透镜的实验演示
8.5总结及展望
致谢
参考文献
第9章等离子共振蝶形纳米天线中的光场增强
9.1引言
9.2蝶形天线
9.2.1单光子效应
9.2.2双光子效应
9.3结论
致谢
参考文献
第10章表面等离激元的近场光学激发和检测
10.1引言
10.2表面等离激元的局部激发
10.3支持表面等离激元的锥形近场探针
10.4金属针尖附近的场分布
10.5金属纳米结构的局部激发发光
10.6结论与展望
参考文献
第11章近场光学扫描成像原理
11.1近场光学显微镜
11.2近场光学图像的解释
11.3电磁波的散射理论
11.4电磁场的局域态密度
11.5扫描绘制光学近场
11.5.1利用光子扫描隧道显微镜检测光波的电场或磁场分量
11.5.2扫描近场光学显微镜检测电磁场的局域态密度
11.6局域等离激元的观察
11.6.1利用局域等离激元耦合压缩近场
11.6.2控制局域等离激元的耦合
致谢
参考文献
第12章等离激元器件的模拟技术概述
12.1引言
12.2数值模拟技术
12.2.1格林并矢方法
12.2.2离散偶极近似
12.2.3频域有限差分法
12.2.4时域有限差分法
12.2.5其他数值方法
12.3总结
参考文献
第13章复杂纳米结构中的等离激元杂化
13.1引言
13.2纳米壳的等离激元杂化
13.2.1不可压缩的流体模型
13,2.2腔体和实心球的等离激元
13.2.3金属纳米壳的杂化
13.3更复杂结构中的杂化
13.3.1多层同心金属壳
13.3.2纳米颗粒二聚体
13.4结论
参考文献
……
第14章自适应金属纳米结构用于蛋白质传感
第15章基于长程表面等离极化激元的集成光学
第16章突破衍射极限的局域表面等离激元光学数据存储
第17章表面等离激元耦合的发射文摘
版权页:
该标量模型,只考虑了弹性(在表面平面)和各向同性的SPP散射,它非常简单且有效,但重要的缺陷严重地限制了其可适用性。为将散射SPP振幅与入射SPP振幅建立起联系,引入了散射体有效极化率这一物理量,但这一物理量只是一个唯象的量,很难与散射体参数联系起来。此外,严谨地分析由表面散射体散射的SPP时,各向同性的SPP散射只是由小颗粒导致的SPP散射中的一个特例,并且仅适用于入射到散射体上的激发场分量垂直于表面的情况。最后,面外(out—of—plane) SPP散射完全被忽略了,因此该模型也无法用于分析和考虑这一(非常重要的)散射过程。使用简化的瑞利方程(Rayleigh equation)第一次将周期性半椭球阵列的结构和材料参数与SPPBG的特性联系起来。然而,在所用到的公式中,表面结构的周期性是一个非常关键的假设,因此这种方法究竟是否适用于存在线或点缺陷的有限尺寸的散射阵列是值得怀疑的。
最近,我们根据二阶格林张量(Green's tensor)将标量的多重散射法拓展为矢量偶极多重散射理论,并将其应用于有限尺寸的(包含或不包含线缺陷的)SPPBG结构。我们的模拟不仅重现了缺陷宽度对SPP传输损耗的影响,而且得到能够实现有效SPPBG的散射体的临界尺寸。另一方面,从该模型中所使用的点一偶极子近似的观点看,球形散射体的临界半径(75 nm)对于所选择的波长范围(约800 nm)是相当大的。我们使用该模型得到的SPP分束器的最新模拟结果表明,当球半径超过60 nm时,会影响透射和反射SPP波束的能量守恒和相位关系。至此,我们得到结论:为实现有效的SPPBG结构建模(例如,由更大尺寸的散射体构成的),超越点一偶极近似是必要的。
在本章中,我们将表面散射体等效为有限尺寸的圆柱状凸起,对SPPBG现象建模,包括SPP的传导与弯折。在SPPBG结构中引入通道作为波导和弯曲波导,对此建模求解得到了透射、反射以及场振幅的图像。其目的是为了给读者提供制备在两个主要的品格方向都能表现出带隙效应的SPPBG结构所需要的合适的散射体尺寸和晶格常数的实际的指导。我们研究了多种,但仍不是全部的波导和弯曲波导的设计。因此,人们可期望在我们所展示的结构设计的基础上实现进一步的改进。
与基于介质材料的光子晶体一样,SPPBG结构也可被用于制作微小而紧凑的元器件,以实现在单个光学芯片上集成大量功能性的目的。由于结构中的金属具有吸收特性,SPPBG用于实现微小紧凑的元器件是合适的,也是很重要的,否则传输损耗将会成为一个主要问题。
ISBN | 9787564154653 |
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出版社 | 东南大学出版社 |
作者 | 布隆格司马 (Mark L.Brongersma) |
尺寸 | 16 |