光學(xué)-無衍射表面布洛赫波(BSW)的生成課件

1、無衍射表面布洛赫波（BSW）的生成衍射現(xiàn)象與無衍射光的提出 由于衍射問題的存在，光在傳輸時由于波包的橫向擴(kuò)展從而導(dǎo)致基片元件之間的耦合損耗。 衍射是指波遇到障礙物時偏離原來直線傳播的物理現(xiàn)象，電磁波、聲波甚至物質(zhì)波中均存在衍射現(xiàn)象；時，J0()是與傳播方向z無關(guān)的量激光遇到障礙物發(fā)生衍射聲音在傳播過程中的衍射現(xiàn)象Durnin等首次在理論和實(shí)驗上提出了無衍射光的存在J. Durnin and J. J. Miceli, Jr， J. H. Eberly 13 APRIL 1987，PRL1 February 1996 Vol. 35, No. 4 APPLIED OPTICSJeffrey A.

2、 Davis, E. Carcole, and Don M. Cottrell G. IndebetouwJ. Opt. Soc. Am. A/Vol. 6, No. 1/January 1989自由空間中無衍射光束的生成金屬膜，損耗大，無衍射距離短表面無衍射光束的生成Bloch Surface Waves (BSWs) on one Dimensional Photonic Crystal (1DPC)布洛赫表面波（BSW）-SPP的替代物PMMA, thickness t Bloch Surface Waves Resonance (BSWR)Nanotechnology 25 (2014

3、) 145202，Douguo Zhang （1）BSWs損耗小，質(zhì)量因子高，傳輸長度長；（2）材料多選，可做各種波段的BSW；（3）避免熒光分子在金屬表面的淬滅效應(yīng)。樣品結(jié)構(gòu)圖及原理圖SiO2的折射率n=1.46-i*10(-4);Si3N4的折射率是n=2.6-i*3*10(-3)無衍射BSW形成的原理圖周期：460nm單個狹縫長度：30m每個光柵狹縫個數(shù)：20兩個光柵交叉角大?。?70。光柵深度：100nm 多層介質(zhì)膜的白光后焦面圖，可推導(dǎo)出BSW的波矢是1.376，波長是460nm。 激發(fā)光波長是633nm，從上方垂直入射，激發(fā)光經(jīng)過偏振片和半玻片可以改變激發(fā)光偏振不改變激發(fā)光光強(qiáng)，再

4、150mm透鏡將激發(fā)光聚焦，聚焦后的激光束腰半徑為15m。NA :1.49,100XXmax = 0/sin () = 172 m 在我們的實(shí)驗里，015m， =（-170。）/2=5。,因此在不考慮損耗的情況下，無衍射BSW可達(dá)到最大的長度為：LRM實(shí)驗裝置圖 用LRM 測得的無衍射BSW 用FDTD模擬得到的無衍射BSW強(qiáng)度輪廓圖，主瓣半高寬：2.07m強(qiáng)度輪廓圖，主瓣半高寬：2.07LRM測量的激發(fā)單個光柵的前焦面（FFP）圖液相環(huán)境中無衍射BSW的生成改變激發(fā)光偏振方向，BSW被TE偏振方向的激發(fā)光激發(fā)2*2m18m52m無衍射BSW自修復(fù)SEM圖實(shí)驗及FDTD計算得到的無衍射BSW的

5、自修復(fù) 強(qiáng)度輪廓圖，表明BSW經(jīng)過三個障礙物仍能保持非常好的無衍射效果液相環(huán)境中無衍射BSW自修復(fù)nSiO2=1.46-i*10(-4)nSi3N4=2.1-i*10(-4)BSW,46.52。空氣中樣品結(jié)構(gòu)示意圖1DPC對應(yīng)的ATR48.3。光柵周期：570nm單個狹縫長度：30m周期個數(shù)：15光柵交叉角：170。光柵深度：100nm空氣中樣品結(jié)構(gòu)圖LRM測得空氣中無衍射BSW的FFPLRM測得空氣中無衍射BSW自修復(fù)LRM測得空氣中無衍射BSW的BFPSEM圖空氣中無衍射BSW生成及其自修復(fù)效應(yīng)總結(jié)（1）我們在理論和實(shí)驗上都首次實(shí)現(xiàn)了介質(zhì)/水、介質(zhì)/空氣中的無衍射BSW；（2）多層介質(zhì)膜的損耗比金屬的小，尤其是在可見光波段，