基于等离激元法布里

第３７卷第１期大学物理实验Ｖｏｌ.３７Ｎｏ.１

２０２４年２月ＰＨＹＳＩＣＡＬＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＯＦＣＯＬＬＥＧＥＦｅｂ.２０２４

文章编号:１００７￣２９３４(２０２４)０１￣００２２￣０５

基于等离激元法布里￣珀罗腔折射率

测量的实验设计

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肖发俊ꎬ张慧婷ꎬ李晨阳ꎬ刁航ꎬ杨浩冬ꎬ魏泽浩ꎬ赵建林

(西北工业大学物理科学与技术学院ꎬ陕西西安７１０１２９)

摘要:利用自下而上的纳米加工工艺ꎬ制备了一种由银纳米线对和金膜构成的等离激元法布里

珀罗(Ｆ￣Ｐ)腔ꎮ暗场散射光谱和数值模拟表明ꎬ金膜表面传输的表面等离激元经银纳米线对的多次反

射下ꎬ会在腔内形成驻波现象ꎬ并在散射光谱中呈现出多光束干涉调制的光谱线型ꎮ利用这一原理设计

一个折射率测量实验ꎬ通过测量不同浓度甘油溶液的折射率ꎬ得到了Ｆ￣Ｐ腔共振波长随溶液折射率增大

的线性红移规律ꎮ进而通过调谐Ｆ￣Ｐ腔的长度ꎬ得到该Ｆ￣Ｐ腔最高的探测灵敏度为５５５ｎｍ/ＲＩＵꎮ

关键词:表面等离激元ꎻ法布里珀罗效应ꎻ折射率测量ꎻ等离激元腔

中图分类号:Ｏ４３３文献标志码:ＡＤＯＩ:１０.１４１３９/ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｎ２２￣１２２８.２０２４.０１.００５

法布里￣珀罗(Ｆ￣Ｐ)效应是一种典型的多光组成的等离激元Ｆ￣Ｐ腔(标准具)ꎬ并将其用于折

束干涉现象ꎮ在大学物理教学中ꎬ常用两平行的射率测量实验ꎮ由于采用自下而上的制备工艺ꎬ

介质平板ꎬ即Ｆ￣Ｐ标准具ꎬ来观察该干涉现象ꎮＦ￣该设计具有易于制备、便于集成、高度调谐等优

Ｐ标准具有较高的光谱分辨率等优点ꎬ成为众多点ꎮ利用所构建的等离激元Ｆ￣Ｐ腔ꎬ实验测量了

[１￣３]不同浓度甘油溶液的折射率ꎬ并实现了高达５５５

光谱测量教学实验的必备元件ꎮ例如ꎬ利用

Ｆ￣Ｐ标准具可测量在磁场作用下汞原子因塞曼效ｎｍ/ＲＩＵ的探测灵敏度ꎮ

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应所导致的谱线分裂ꎮ另外ꎬＦ￣Ｐ标准具也可

以用作众多光纤传感器的探头ꎬ测量温度、应变、１研究方法

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压力和振动等物理量ꎮ随着微纳加工技术的

进步ꎬＦ￣Ｐ标准具逐渐向小型化发展ꎬ且展现出结１.１样品制备

构简单、灵敏度高等优点ꎬ因而广泛用于构建微纳我们设计的等离激元Ｆ￣Ｐ腔如图１(ａ)所示ꎮ

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激光器、传感器等新型光学器件ꎮ为顺应这一该结构自下而上分别为金膜、ＡｌＯ间隙层和一

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发展趋势ꎬ提升学生的前沿认知和创新能力ꎬ急需组平行的银纳米线ꎮ两根银纳米线可起到Ｆ￣Ｐ标

在实验教学和科研训练中开发微纳尺度的Ｆ￣Ｐ标准具的作用ꎬ金膜与介质界面的ＳＰＰ会在纳米线

准具的实验内容ꎮ间多次反射产生Ｆ￣Ｐ效应ꎮ为提高Ｆ￣Ｐ效应的干

表面等离激元是金属表面自由电子的集体振涉调制度ꎬ需降低金膜的表面粗糙度ꎬ以减小表面

荡ꎬ可以将光场束缚在亚波长尺度内ꎬ为光子元件等离极化激元(ＳＰＰ)的传输损耗ꎮ为此ꎬ我们首

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