人工局域表面等离激元(LSSP)由帝国理工学院Pendry爵士提出,因其亚波长操控和近场增强特性激发了人们极大的兴趣。传统的LSSP为横电(TE)模式,其电场平行于圆光栅。近日,北京大学信息科学技术学院刘濮鲲教授、杜朝海研究员团队发现了横磁(TM)模式的LSSP,拓展了LSSP的领域范围、提高了LSSP的器件性能。

研究工作以“人工局域表面等离激元横磁模式”(Transverse magnetic modes of localized spoof surface plasmons)为题,发表在美国应用物理联合会(AIP)旗下期刊《应用物理杂志》(Journal of Applied Physics)上。文章通信作者为杜朝海研究员。

研究亮点:

1)理论预言了TM模式的LSSP。研究人员利用仿真软件得到了双层圆光栅的本征模式信息,通过平面波和孔径耦合分别激发出多种TE和TM模式的LSSP。通过分析电磁场分布,发现TE模式LSSP的电场平行于圆光栅,TM模式LSSP的磁场平行于圆光栅。TM模式为全新的模式。

2)实验证实了TM模式的LSSP。研究人员通过磁耦合方式成功在双层圆光栅上激发TE和TM模式的LSSP。磁耦合器可以旋转,能将TM模式从TE模式中区分,并证明TM模式的磁场是横向的。相比于TE模式,TM模式LSSP有着高Q值、对距离信息敏感的优点。研究人员还发现单层圆光栅不支持TM模式的LSSP。

引用格式:

Si-Qi Li, Chao-Hai Du, Feng-Yuan Han, Yi-Dong Wang, Zi-Chao Gao, Yun-Hua Tan, and Pu-Kun Liu , "Transverse magnetic modes of localized spoof surface plasmons", Journal of Applied Physics 130, 203104 (2021)