本文在介紹表面等離子波導(dǎo)基本理論的基礎(chǔ)上,主要對(duì)表面等離子波導(dǎo)的若干應(yīng)用進(jìn)行綜述,包括基于表面等離子波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)的光學(xué)和微波頻段的慢波效應(yīng)、類(lèi)電磁感應(yīng)透明現(xiàn)象、可調(diào)濾波器,以及通過(guò)對(duì)電磁波繞射而實(shí)現(xiàn)的隱身效應(yīng)等。最后指出該領(lǐng)域存在的問(wèn)題與挑戰(zhàn),并對(duì)今后的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。分析認(rèn)為,通過(guò)引入增益介質(zhì)、采用超導(dǎo)材料等方法降低表面等離子波導(dǎo)材料的損耗、減少工藝制作的難度是今后亟待解決的問(wèn)題。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)光學(xué). 2015,8(03)CSCD

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【部分圖文】：

金屬/介質(zhì)界面上的表面等離子激元Fig．1SPPsonthemetal/dielectricinterface

通過(guò)金屬/介質(zhì)或者磁單負(fù)材料/正常材料等類(lèi)似的組合結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。3．1表面等離子波導(dǎo)中的慢光效應(yīng)減慢光傳播的速度(即實(shí)現(xiàn)慢光效應(yīng))是表面等離子激元波導(dǎo)的一個(gè)重要用途。與其它支持慢光的結(jié)構(gòu)(如諧振腔的直接耦合等)相比，表面等離子激元波導(dǎo)具有在寬頻帶內(nèi)對(duì)電磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)亞波長(zhǎng)局域的優(yōu)勢(shì)。而且由于表面等離子激元特殊的色散關(guān)系，在色散曲線的截止頻率處，表面等離子激元具有明顯的慢波特性［20，25］，甚至能使信號(hào)停滯，利用這一點(diǎn)通過(guò)此類(lèi)波導(dǎo)可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)儲(chǔ)存。文獻(xiàn)［24］基于二維微帶傳輸線構(gòu)建了磁單圖2(a)基于二維微帶傳輸線構(gòu)建的MNG/DPS/MNG表面等離子波導(dǎo);(b)改變單元電容(即MNG材料的有效磁導(dǎo)率)，該波導(dǎo)內(nèi)的表面等離子在不同的截止頻率均為慢波;(c)在固定頻率(f=1．3GHz)點(diǎn)，表面等離子波群速度vg和相速度vp隨單元電容值(即MNG材料的有效磁導(dǎo)率)的變化趨勢(shì)［24］Fig．2(a)MNG/DPS/MNGSppswaveguidebasedontwodimensionalmicrostriplines;(b)theSPPwavespropagateslowlyatdifferentcutofffre-quencywhiletheunitcapacitor(theeffectivepermeabilityofMNGmetamaterials)ischanged;(c)thegroupvelocityvgandphasevelocityvpchangewiththeunitcapacitor［24］332中國(guó)光學(xué)第8卷

負(fù)材料/介質(zhì)/磁單負(fù)材料(MNG/DPS/MNG)波導(dǎo)，結(jié)合該結(jié)構(gòu)中表面等離子激元的色散關(guān)系對(duì)該中慢波特性進(jìn)行微波實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)了可調(diào)的慢波效應(yīng):慢波頻率可通過(guò)電路參數(shù)(即有效磁導(dǎo)率)調(diào)節(jié)，同一頻率點(diǎn)的波速度也可通過(guò)電路參數(shù)(即有效磁導(dǎo)率)調(diào)節(jié)(圖2)。其中vg為表面等離子波的群速度，vp為相速度群速度最低可達(dá)到真空中光速的1/45。圖3(a)為具有不同凹槽深度的金屬分級(jí)光柵結(jié)構(gòu)的表面等離子激元波導(dǎo)，左側(cè)凹槽深度和右側(cè)凹槽深度分別為h=50μm和h=110μm;通過(guò)該結(jié)構(gòu)可以在0.8THz的帶寬內(nèi)(0.6～1.4THz)實(shí)現(xiàn)慢光(圖3(b))，這里光的群速度變化范圍為c/107～c/102(c為光在真空中的傳播速度)，且在該波導(dǎo)色散曲線的圖3(a)具有不同凹槽深度h的金屬分級(jí)光柵結(jié)構(gòu)表面等離子激元波導(dǎo)的色散關(guān)系，插圖為分級(jí)光柵結(jié)構(gòu)分布(h=50～110μm);(b)由色散關(guān)系得出的表面等離子激元模式群速度［18］Fig．3(a)DispersionrelationsofSPPsmetalgratingwaveguidewithdifferentgroovedepth(h=50～110μm);(b)groupvelocityofSPPsfromdis-persionrelations［18］截止頻率點(diǎn)，光的群速度可達(dá)c/107［18］。2011年，Savo等人基于前向波和后向波簡(jiǎn)并機(jī)制，對(duì)于微波頻段的慢光通過(guò)單負(fù)特異材料平面波導(dǎo)(磁單負(fù)材料/介質(zhì)/磁單負(fù)材料波導(dǎo)結(jié)構(gòu))進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，最終獲得了約1/15倍真空中光速的慢光［26］。3．2電磁感應(yīng)透明現(xiàn)象電磁感應(yīng)透明(ElectromagneticallyInducedTransparency，EIT)是量子光學(xué)研究的一個(gè)基本問(wèn)題，因其具有慢光效應(yīng)、強(qiáng)烈非線性等突出優(yōu)點(diǎn)，受到了國(guó)內(nèi)外科學(xué)家的廣泛關(guān)注［27-29］。它是指利用另一束激光對(duì)原子媒質(zhì)的光學(xué)響應(yīng)進(jìn)行調(diào)控，使其在原本的吸收譜線內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)很窄的透明窗口。同時(shí)，透明?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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