径向偏振光下的长焦、紧聚焦表面等离子体激元透镜?

摘要：

表面等离子体激元透镜(plasmonic lens, PL)是一种通过激发和操控表面等离子体激元(SPPs),突破衍射极限,实现亚波长紧聚焦的纳米光子器件.如何实现高效率的紧聚焦及调控,一直是研究PL的重点.如果选取电矢量沿径向振动的径向偏振光作为PL的入射光,可从各个方向激发SPPs,提高紧聚焦的能量效率.本文提出了一种在径向偏振光激发下的长焦深、长焦距、亚波长紧聚焦的表面等离子体激元透镜,该透镜由中心T 形微孔、阶梯形同心环和同心环结构组成.本文首先利用有限元方法数值分析了中心微孔-同心环结构透镜的聚焦特性,结果显示径向偏振光由底部入射可高效激发SPPs,并且中心微孔透射光与散射至自由空间的SPPs由于多光束干涉形成了紧聚焦.为进一步压缩焦斑、增加焦距、加深焦深、改善透镜聚焦特性,本文引入中心T形微孔-阶梯形同心环结构,从而对阶梯表面的SPPs同时提供了相位调制和传播方向的控制.经过参数优化,该透镜结构实现了光斑焦深、半高宽、焦距分别是入射光波长的2.5倍、0.388倍、3.22倍的亚波长紧聚焦；而且该透镜具有结构紧凑、尺寸小、易于集成的优点,满足了纳米光子学对于器件微型化和高度集成化的要求.该研究结果在纳米光子集成、近场光学成像与探测、纳米光刻等相关领域具有潜在的应用价值.

关键词：表面等离子体激元透镜、径向偏振光、紧聚焦、长焦距

资助基金：南京邮电大学基金NY211060, NY213028, NY212008;江苏省基础研究计划基金批准号:BK20131383资助的课题.* Project supported by the Nanjing University of Posts and Telecommunications Foundation, ChinaGrant . NY211060, NY213028, NY212008;the Jiangsu Provincial Research Foundation for Basic Research, ChinaGrant BK20131383

在线出版日期：2015-05-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共1页

页码：097301-1-097301-7