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表面等离激元是金属自由电子的一种元激发,用来描述电子在外界激励下振荡的集体运动行为。由于基于表面等离激元的器件具有能够突破衍射极限等性质,表面等离激元学,作为一门既独立又和其他领域互有交叉的学科,近年来受到广泛重视并得到快速发展。其中一个引人注目的现象是亚波长孔阵列中的反常光透射或称增强光透射,正是由于有了表面等离激元的辅助,才使得这种异于传统衍射理论框架下的现象得以产生。 表面等离激元辅助的反常光透射谱通常表现为物理学中常见的Fano线型。Fano共振理论是一个普适理论,适用于非共振通道和共振通道共存的物理体系中。二维亚波长孔阵列中的反常光透射现象也可以在Fano共振的理论框架下得以解释,其中非共振通道对应于入射光从单个亚波长孔中的直接透过,而共振通道与入射光激发出的表面等离激元密切相关。在Fano共振理论中,共振通道的阻尼是影响共振强度的一个关键因素,本论文从不同角度对几种阻尼机制进行了讨论。 本论文系统地比较了在红外波段Si基外延Ag薄膜和多晶Ag薄膜在air/Ag和Si/Ag两个界面上Fano共振的不同行为,发现在这个波段,薄膜表面的粗糙度仍然会极大地影响表面等离激元参与的Fano共振的强度,并提出了用于模拟金属薄膜表面粗糙度的模型。 在红外波段,本论文利用相同的超元胞作为基本单元,设计了一系列12重准周期结构,实现了相同的非共振通道,从而使用改进的Fano线型拟合方法对Fano共振中的共振通道进行了直接比较,发现局域旋转对称性对Fano共振的强弱具有重要影响。 此外,本论文还给出了12重准周期结构的最低阶Fano共振的色散曲线,并对亚波长复式孔阵列中Fano线型不对称度二次变号现象进行了初步的探讨,这两部分内容作为附录列于正文之后。 本论文的工作不但有助于深入理解二维亚波长孔阵列中表面等离激元参与的Fano共振的物理机制,同时,所涉及的Fano线型调制工程对于基于表面等离激元学的器件设计具有实际的应用价值。