基于線陣排列的變角度聚焦透鏡

李培玉 滕樹云

摘要：該文利用有限時域差分法，基于線陣排列的多縫設計了一款等效的表面等離透鏡。該透鏡在0～90o的線偏振光的照射下都可以在相同的位置獲得聚焦。理論分析和數值模擬給出了相應的證明，通過不斷改進矩形孔陣列之間的夾角，可以增強聚焦點的強度。

關鍵詞：表面等離激元；納米結構；偏振；等離子體聚焦

中圖分類號：O436.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）04-0233-02

Variable Angle Plasmonics Focusing Lens Based on Line Array

LI Pei-yu， TENG Shu-yun

（Shandong Normal University， Jinan 250000， China）

Abstract： Based on the multi-slit array， an equivalent plasmonic lens is designed in this paper. We use the method of finite difference time domain solution （FDTD Solution） to verify our conception. The lens can get focusing at the same position with 0 to 90o linearly polarization light. Theoretical analysis and numerical simulation give the corresponding proof. And the intensity of the focus spot will increase by continuously adjusting the angle between the rectangular array of holes.

Key words： plasmonics； nanostructure； polarization； plasmonic focus

1 概述

表面等離激元（SPPs）是一種在金屬和電介質界面上傳播的電磁波，其強度隨著離開界面的距離而呈指數衰減[1-3]。表面等離子體激元局域增強的特性以及受金屬微納米結構調控的特征引發了人們對光學超表面的研究熱潮[4，5]。通過設計不同的金屬表面微結構實現異常透射[6]、負折射[7]、偏振變換[8]、光學渦旋[9]和超分辨聚焦與成像[10-13]。

近年來，通過激發和操控表面等離子體激元實現表面亞波長聚焦引起人們的廣泛關注，人們采用不同結構分別在圓偏振光、徑向偏振光、渦旋光和線偏振光照明下實現等離聚焦[14，15]。Chen W.et al設計了阿基米德螺旋結構實現了左圓偏振入射時表面等離激元的焦點[16]。Seung-yeol Lee et al設計了雙排的納米狹縫陣列結構實現了左右圓偏振入射時焦點的左右切換[17]。基于環狀縫在徑向偏振光照明表面等離激元相干的特點，Avner Yanai et al 設計了同心環狀結構實現了徑向偏振入射時增強的等離聚焦[18]。針對于焦點固定的局限性，G. H. Yuant et al設計了弧狀縫在不同拓撲荷渦旋光的照明下實現了焦點的橫向移動[19]。……