1、表面等離激元波(Surface Plasmon Polaritions Wave，SPPs Wave)是在金屬表面區(qū)域的一種自由電子和光子相互作用形成的，并沿著金屬/介質界面?zhèn)鞑サ臏识S電磁表面波，其電磁場強度在垂直于界面的兩個方向都呈指數衰減。早在100多年以前，SPPs就已首次被觀察到，但是人們對它的產生和控制的潛能，以及最終把它們應用到實際生活中去的目標，也是近些年通過提高納米尺度器件的制造技術才有可能得以實現的。其實，對于許多金

2、屬孔洞和狹縫陣列結構提高光傳輸的大多數物理機制都涉及到了SPPs，并且它將有可能影響許多領域的研究發(fā)展，如光存儲技術，新型光源，生物光子學等等。我們可以通過改變金屬表面結構來改變SPPs的相關性質，因為此時它的色散關系和耦合效應等都會發(fā)生重大的改變。它具有的特殊性質和新穎的效應都是當前納米光子學研究的熱點。由于SPPs突破了傳統(tǒng)的衍射極限，允許亞波長的限制，因此它成為設計納米光學器件（例如波導、棱鏡、反射器、濾光器、光伏器件等等）和超緊

3、湊集成型光子回路的最佳“候選者”。但是，在這些利用在我們的現實生活中能實現之前，我們首先最重要的是要靈活地提高SPPs的有效激發(fā)和與光的耦合效率，從而來實現對光與物質相互作用的有效控制。
　　 本文基于既經典又簡單的金屬單一狹縫，設計了兩種不對稱的金屬狹縫結構來研究表面等離激元的定向激發(fā)特性。本文理論計算是基于嚴格的電磁場理論，采用二維時域有限差分法(Two-dimensional finite-difference time-

4、domain method,2-D FDTD)模擬了其中的光學現象和金屬與入射光波之間的相互作用，并證實了由于介質和微腔的加入，使得SPPs的激發(fā)和耦合效率得到了很大地提高，實現了高效率的SPPs定向激發(fā)。主要內容如下:
　　 (1)基于金屬狹縫結構，通過在金屬狹縫出口表面設置金屬突出物和高折射率介質，可以實現光的高效率定向激發(fā)和耦合。改變金屬突出物與狹縫之間的距離，或者改變金屬表面的介質環(huán)境，可以改變光在不同條件下的激發(fā)和傳輸

5、效率，最終實現定向傳輸。介質層厚度Hd對金屬表面能流分布產生了一定的影響。不同介質層的厚度會出現能流不同的分布，并且還會出現調制模式，因此，可以選取適當的介質層厚度，進一步提高表面等離激元的傳播效率。
　　 (2)在上述研究的基礎上，我們引入不對稱的金屬微腔結構來進一步提高SPPs的定向激發(fā)性能。金屬狹縫寬度的改變會影響SPPs的最佳激發(fā)效率，并且填充的介質，導致SPPs波矢也會發(fā)生變化。為了更好的比較各不同結構的最大激發(fā)效率，

6、通過計算，確定了每種結構的最佳縫寬，使SPPs激發(fā)效率達到最大值。微腔的引入，可在狹縫中收集更多的光，使得更多的表面電磁波轉化成SPPs沿著金屬表面?zhèn)鞑ァＶ档米⒁獾氖?，金屬狹縫出口面的表面電流密度和能流對于微腔的位置和寬度以及介質層的厚度是非常敏感的，我們應該慎重選擇。當選取合適的微腔的位置和寬度以及介質層時，金屬微腔會產生共振，此時表面電流密度和能流都將達到最大值，最終提高SPPs傳播效率。這些結果為設計和制造緊湊型等離子體器件（例如