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摘要
研究光在微纳结构中的分布与传播,实现在纳米范围内操纵光子,对于微型光学芯片的设计有着重要意义.本文利用聚焦离子束刻蚀方法,在基底为石英玻璃的150 nm厚金膜上刻制了不同参数的阿基米德螺旋微纳狭缝结构,通过改变入射光波长、手性、及螺旋结构手性和螺距等方式,在理论和实验上系统地研究了阿基米德螺旋微纳结构中的表面等离激元聚焦性质.我们发现,除了入射激光偏振态、螺旋结构手性之外,结构螺距与表面等离激元波长的比值也可以用来控制结构表面电场分布,进而在结构中心形成0阶、1阶乃至更高阶符合隐失贝塞尔函数的涡旋电场.通过相位分析,我们对涡旋电场的成因进行了解释.并利用有限时域差分的模拟方法计算了不同螺距时,结构中形成的电场及相应空间相位分布.最后利用扫描近场光学显微镜,观测结构中不同的光场分布,在结构中心得到了亚波长的聚焦光斑及符合不同阶贝塞尔函数的涡旋形表面等离激元聚焦环.
