基于散射矩阵方法的金属光子晶体薄膜异常光学透射研究

散射矩阵方法是一种基于频域的研究方法。将散射矩阵方法用于亚波长周期性金属小孔结构的透射特性研究。以金属铜薄板为研究对象,薄板刻蚀方格子光子晶体空气圆孔;用洛伦兹-德鲁德(Lorentz-Drude)模型来表征铜的介电常数ε;对不同的薄板厚度、周期大小和空气孔孔径的结构进行透射谱分析。并与时域有限差分方法计算所得结果相对照,二者吻合较好。仿真结果表明,如果在金属薄板上刻蚀亚波长周期性空气孔,原本不能透射光波的金属薄板将会出现异常透射现象。这是由周期性金属小孔中表面等离子波子共振导致的结果。用散射矩阵方法与时域有限差分方法分别基于频域和时域进行仿真,二者相互验证,从而可以有效地检验结果的正确性,进而减少以实验来验证时域有限有限差分仿真结果的成本,增强仿真能力。