金纳米线与亚波长狭缝结合实现局域场增强研究

编号：NMJS04233

篇名：金纳米线与亚波长狭缝结合实现局域场增强研究

作者：宋超1； 2； 郝鹏1； 余幕欣1； 2； 周文超1； 2； 陈思唯3； 吴一辉1；

关键词：微纳光学； 类法布里-珀罗共振； 有限元法； 近场耦合； 纳米线； 狭缝； 喇曼散射； 表面等离子体共振；

机构： 1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室，长春 130033； 2 中国科学院大学，北京 100049； 3 吉林大学 化学学院，长春 130000；

摘要： 为了获得更强的局域场来增强喇曼散射信号或非线性效应，提出了在亚波长金狭缝中放置两列紧邻金纳米线的结构，将两纳米线近场耦合效应和狭缝类法布里—珀罗共振对电场的放大作用结合起来实现纳米线间更强的电磁场。理论分析得出，两纳米线间电场强度在狭缝深度增加时呈现周期性起伏变化，满足类法布里—珀罗共振条件时出现峰值，且纳米线对于发生共振时狭缝深度有调制作用；电场强度在狭缝周期近似等于入射波长附近呈现突变趋势，在纳米线间距增加时呈指数递减。用有限元法对增强机理进行了仿真，结果表明：在纳米线间距为 1nm 和 2nm 时，增强效果较好；狭缝周期为 600nm、深度为 310nm、宽度为 100nm、纳米线间距为 1nm, 在波长 650nm 时，两金纳米线中心热点处电场增强为 200 倍，达到 109的喇曼增强因子，比单纯的两根金纳米线的热点处增强因子提高了 3 个数量级.