人工局域表面等離激元(LSSP)由帝國(guó)理工學(xué)院Pendry爵士提出,因其亞波長(zhǎng)操控和近場(chǎng)增強(qiáng)特性激發(fā)了人們極大的興趣。傳統(tǒng)的LSSP為橫電(TE)模式,其電場(chǎng)平行于圓光柵。近日,北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院劉濮鯤教授、杜朝海研究員團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了橫磁(TM)模式的LSSP,拓展了LSSP的領(lǐng)域范圍、提高了LSSP的器件性能。

研究工作以“人工局域表面等離激元橫磁模式”(Transverse magnetic modes of localized spoof surface plasmons)為題,發(fā)表在美國(guó)應(yīng)用物理聯(lián)合會(huì)(AIP)旗下期刊《應(yīng)用物理雜志》(Journal of Applied Physics)上。文章通信作者為杜朝海研究員。

研究亮點(diǎn):

1)理論預(yù)言了TM模式的LSSP。研究人員利用仿真軟件得到了雙層圓光柵的本征模式信息,通過(guò)平面波和孔徑耦合分別激發(fā)出多種TE和TM模式的LSSP。通過(guò)分析電磁場(chǎng)分布,發(fā)現(xiàn)TE模式LSSP的電場(chǎng)平行于圓光柵,TM模式LSSP的磁場(chǎng)平行于圓光柵。TM模式為全新的模式。

2)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了TM模式的LSSP。研究人員通過(guò)磁耦合方式成功在雙層圓光柵上激發(fā)TE和TM模式的LSSP。磁耦合器可以旋轉(zhuǎn),能將TM模式從TE模式中區(qū)分,并證明TM模式的磁場(chǎng)是橫向的。相比于TE模式,TM模式LSSP有著高Q值、對(duì)距離信息敏感的優(yōu)點(diǎn)。研究人員還發(fā)現(xiàn)單層圓光柵不支持TM模式的LSSP。

引用格式:

Si-Qi Li, Chao-Hai Du, Feng-Yuan Han, Yi-Dong Wang, Zi-Chao Gao, Yun-Hua Tan, and Pu-Kun Liu , "Transverse magnetic modes of localized spoof surface plasmons", Journal of Applied Physics 130, 203104 (2021)