金属矩形波导和谐振腔的电磁性质研究文献综述

文献综述

经典电动力学理论认为，当金属表面被光照射时，光会发生反射、透射、散射和吸收等现象。

这些现象既取决于金属的材料、尺寸和几何结构，也取决于光的波长。

在传统光学领域，金属表面主要发生的是光的反射，但是当金属的尺寸缩小到纳米尺度时，就会发生一些奇特的光学现象，如金属内部电子的等离子体共振，与照射到金属表面的光子相互耦合，可以形成一种特殊的电磁模式，即表面等离激元(Surface Plasmon, SP)。

SP是金属表面电子和光子在金属表面耦合产生的一种电磁振荡，近年来，基于SP的研究取得了重大的进展，在纳米光电集成、光学成像、生物传感、数据存储等领域都得到了广泛的应用，获得了国内外学者的极大关注[1]。

单个金属纳米颗粒可以支持局域表面等离子体共振(LSP)，LSP是电磁波局域在金属表面附近传播的一种模式，在LSP模式下，金属中的传导电子受到限制，并在入射光的作用下发生共振振荡[2]。

对于单个金属纳米颗粒，LSP共振会伴随着粒子表面附近场增强的现象。

对于多个金属纳米颗粒，一些文献使用边界元方法(BEM)从理论上分别研究了条状和球形颗粒状的两个金属纳米颗粒的等离激元耦合效应，结果表明，耦合系统破坏了单个金属纳米颗粒的对称性，因此，金属内电荷分布是扭曲的，在形成间隙的一端会发生强烈的电荷局部化，间隙中大量的感应电荷堆积，导致光谱红移现象，其红移的显著程度与金属纳米颗粒的尺寸和形状均有关系[3-4]。

当两个金属纳米颗粒相互接近时，它们的等离激元电磁模式的近场将建立它们之间的强耦合，导致LSP共振模式的波长位移与距离有关[4]。

同时，金属颗粒取向的微小变化也会导致等离激元耦合作用的相对较大的变化，特别是在两个颗粒非常接近的时候，不同取向的金属纳米颗粒对散射光谱、偏振光谱、透射光谱的波峰均会产生影响[5,6]。