利用法布里-珀罗共振实现材料等离子体特性的可靠表征
光学
2025-11-04 v2 应用物理
摘要
对等离子体材料色散与效率的精确表征,仍是下一代纳米光子器件面临的关键挑战。本文从理论上证明,金属-电介质界面处的等离子体色散关系,可通过一系列针对等离子体光栅的异常光学透射(EOT)实验所获得的透射谱共振峰重构。作为原理验证,我们通过系统改变光栅单胞尺寸,在数值上实现了直接的 E-k 色散映射,其中每个光栅充当动量空间中的一个离散探针。所得到的等离子体色散曲线由定位于亚波长孔径内的法布里-珀罗(FP)共振频率导出,并通过一个修正因子进行缩放,该因子考虑了驱动增强透射的共振机制之间的相互作用。该因子凸显了孔径在模式约束与共振偏移中的作用,我们在理想化的完美电导体(PEC)与真实的色散金属两种情形下对其进行了考察。为阐明等离子体系统的本征态并量化其孔径内的模式杂化,我们采用有限元方法(FEM)进行了非厄米模式分解,并以时域有限差分(FDTD)模拟加以验证。所提出的框架为已成熟及新兴等离子体材料的晶圆级评估提供了一种角度不敏感、实时、原位的表征平台。
引用
@article{arxiv.2508.00521,
title = {Towards Reliable Characterization of Materials' Plasmonic Properties using Fabry-Perot Resonance},
author = {Youssef El Badri and Hicham Mangach and Yan Pennec and Bahram Djafari-Rouhani and Abdenbi Bouzid and Mustapha Bahich and Younes Achaoui},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.00521},
year = {2025}
}