第10讲-表面等离子体激元

色散vg=d/dk<0忽略衰减:γ=0不忽略衰减!γ≠0(122/)kp2022•在ωsp,β达到有限极限1/p2允许和之间的准结合模22•ωspωp1()1p/16damping:衰减82014/2/24SPP:横波和纵波?理解为什么TM可以激发:•Ez在界面上的不连续性→积累表面电子•Ex分量→“推”电子进行振荡•TE激发→连续E→无表面电荷→没有SPP所以,SPP波是横波还是纵波?都是!!!17但让我们考虑一下短波长限制的特殊情况:(0)k2k2SPP色散z0z方向场迅速衰减βork长波短波•场被约束在金属表面的一个很小的区域,造成局域场增强•在这个小区域,有效介电常数ε=εm+εd=0→纵波!•vg~0→不传播,准静态表面模名称:表面等离子体激元1892014/2/24SPP波长22K越大,λ越小sppksppLightline3.4eV(360nm)Arlaser:光频“X-ray波长”!SPPatvac=488nmAg/SiO2diel=387nmSP=100nmRe(β)•SPP波长可以在光频达到纳米级!得到亚波长约束•光不能直接在平板金属表面激发SPP。怎样激发的?–下一讲介绍表面等离子体的基本性质:亚波长约束、局域场增强和反常色散19SPP的传播距离和损耗三个特征尺度(重要!):振荡强度减小到1/e的传播长度1m2kzm1d2kzd1sp2''W.L.Barnes,etal.,Nature424,824(2003).金属中的衰减长度δm:场约束δd:电介质中的衰减长度(~λ/2)δsp:SPP的传播长度损耗•我们希望传播距离更长和场约束更强。•因此,δsp/δd是等离子体设备的关键测量值,希望其尽可能大!20loss:损耗,characteristic:特征的10