镀膜探针尖场增强及金属环栅透镜的模拟研究

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扫描近场光学显微镜(SNOM)的发明使得显微镜的空间分辨率能够突破衍射极限。传统的扫描近场光学显微镜多采用小孔径探针,而散射型扫描近场光学显微镜由于其在分辨率及拉曼信号探测方面的优点,近年来在实验和理论方面都引起人们越来越多的关注。探针尖端电场的增强情况是散射型扫描近场光学显微镜一个很重要的参数。我们用色散介质的时域有限差分法数值模拟在p极化平面波侧面照射下,镀银膜光探针尖扫描纳米银球模型下产生的电场增强分布。分别讨论了不同镀膜厚度光探针,不同针尖与纳米银球间距,银膜长度不同,膜长不变银膜厚度非均匀的光探针电场增强情况。数值结果表明:当探针尖与纳米银球间距一定(3nm)、镀膜长度为180nm时,镀膜厚度为20nm-50nm,电场增强最大。当镀膜厚度为30nm、镀膜长度为180nm时,探针尖与纳米小球的之间的距离为lnm,电场增强最大。当探针尖与纳米银球间距一定时(3nm)、镀膜厚度不变(30nm)时,镀膜厚度均匀、银膜长为180nm的探针的电场增强最大;该探针的场增强因子与同样尺寸的银探针场增强因子接近,分辨率也一致。银膜厚度不均匀对“热点”处的电场增强因子有很大影响。 随着SNOM的广泛使用及超高传输现象的发现,越来越多的人投入到小孔透射的研究中。由于表面等离子激元波的存在,周期性波纹围绕的单孔对光束具有聚焦功能。利用周期性波纹围绕的单孔的这种功能,使得金属环栅透镜的设想成为可能。我们首先分析金属环栅透镜的原理,发现金属环栅透镜的出射光波形和方向与透镜上的缝高和缝宽有关。我们通过改变这种透镜上的缝高和缝宽进而改变出射光的相位和出射方向。用时域有限差分法模拟的结果与理论分析基本一致。
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