表面等离子共振效应中传统近似理论与薄膜光学理论 - 光子学报.pdf

第 卷第 期 光 子 学 报 ３９ ７ 　 　 　 Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．７ 年 月 　　　　　　　　　　　　 ２０１０ ７ Ｊｕｌ２０１０ ＡＣＴＡＰＨＯＴＯＮＩＣＡＳＩＮＩＣＡ ｙ 文章编号： （ ） １００４４２１３２０１００７１２１６７ 表面等离子共振效应中传统近似理论与薄膜光学理论 一  张江涛，顾铮先 ，邓传鲁 （上海理工大学 理学院 光电功能薄膜实验室，上海 ２０００９３） 摘 要：指出Ｋｒｅｔｓｃｈｍａｎｎ模型的传统表面等离子共振公式在求解金属薄膜的参量时存在近似 　 性，采用更为严密的薄膜光学理论，通过薄膜膜系的特征矩阵，得出表面等离子体共振衰减曲线 结 ． 果表明，表面等离子体共振近似理论与薄膜光学理论得到的共振角及反射率幅度存在差别；采用等 高线图，给出了共振角差随着金属介电常量的变化规律 进一步的实验表明，薄膜光学理论所得模 ． 拟结果较表面等离子体共振近似理论与实验值吻合地更好，证明薄膜光学理论应用在表面等离子 体共振效应要优于常用的近似理论 最后，采用两种理论对表面等离子体共振传感器进行优化设 ． 计，结果表明，两种理论所获得的高灵敏度分布区域差异较大，必须采用薄膜光学理论提供更精确 的薄膜参量，来优化设计高灵敏度表面等离子体共振传感器． 关键词：物理光学；表面等离子共振；薄膜光学理论；特征矩阵；共振角；灵敏度 中图分类号： 文献标识码： ： ／ Ｏ４８４ Ａ 犱狅犻１０．３７８８ ｚｘ１２１６ 　　　　 　　　　 ｇ ０ 引言 指出ＳＰＲ常用计算理论中暗藏的近似性，然后用薄 　 膜光学理论建立 ＳＰＲ的单层金属膜系模型，模拟出 ［，］ １２ 自从 Ｌｉｅｄｂｅｒ 等 将表面等离子体共振 （ 现象 通过实验，验证了薄膜光学理论的精确 ｇ ＳＰＲ ． ， ）技术用于化学传 ＳｕｒｆａｃｅＰｌａｓｍｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅＳＰＲ 性 采用等高线图，全面地给出了两种理论的共振角 ． 感器研究领域以来， 传感器逐渐成为国际传感 ＳＰＲ 差随着金属介电常量变化的规律 在此基础上，比较 ． 器领域的研究热点 根据 谐振峰位置的漂移， ． ＳＰＲ