太赫兹表面等离激元及其应用

第39卷第2期

2020年4月红外与毫米波学报

J.Infrared Millim.Waves Vol.39，No.2 April，2020

太赫兹表面等离激元及其应用

刘濮鲲*，黄铁军

（北京大学电子学系，北京100871）

摘要：金属或半导体与介质分界面上的电子与光子互作用形成的光学表面等离激元（SPP）以及人工超构材料或二维原子晶体材料表面上的电子与太赫兹波或微波互作用形成的人工表面等离激元（SSP）是小型化与集成化太赫兹有源/无源器件和太赫兹超分辨率成像的重要物理基础。随着太赫兹科学技术的发展，太赫兹表面等离激元研究在国际上受到很大关注。本文介绍了传统的光学表面等离激元及其发展，详细阐述了太赫兹波段的人工表面等离激元（SSP）和石墨烯表面等离激元（GSP）的基本原理和发展历程，对表面等离激元在太赫兹波段的新型辐射源、无源器件、超分辨率成像及其他领域的应用进行了较为全面的总结和评述，并对该领域未来进一步发展的方向进行了展望。

关键词：太赫兹；表面等离激元；亚波长周期结构；石墨烯；衍射极限

中图分类号：O441.6；O441.4；O439文献标识码：A

泛华建设集团Terahertz surface plasmon polaritons and their applications2012年山东高考作文

LIU Pu-Kun*，HUANG Tie-Jun

（Department of Electronics，Peking University，Beijing100871，China）Abstract：Surface plasmon polaritons（SPP）arising from the interactions between electrons and pho‐tons at the metal/semiconductor-dielectric interfaces，and spoof surface plasmons（SSP）supporting by the metamaterials or the interactions between surface electrons and terahertz/microwave waves of poly‐atomic crystals，are the essential foundation for breaking the diffraction limit and building integrated terahertz active/passive devices.This paper introduces the basic principles，evolution processes of con‐ventional optical SSP，terahertz SPP and graphene surface plasmon polaritons（GSP）.The detailed summary and discussion of terahertz plasmons in the applications of terahertz sources，passive devic‐es，super-resolution imaging and so on are also presented.In the last，we discuss the developing pros‐pects of the terahertz plasmons.

Key words：terahertz，surface plasmon polaritons，subwavelength periodic structure，graphene，diffraction limit

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表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons，SPP）是光波入射到金属（或半导体）材料表面形成的一种特殊的电磁极化模式。由于材料表面自由载流子的集体振荡使得SPP具有一系列新颖而独特的光学和物理性质［1-2］，如近场增强效应、局域谐振效应、增强光与物质的相互作用等。近年来，SPP的研究正在以惊人的速度发展，国际上有数百个研究团队争相开展SPP的研究，已经形成了一门以SPP的激发、传输调控、探测和应用为主的学科，即表面等离激元光子学（Plasmonics）［1-2］，并在亚波长光子学［3］、

文章编号：1001-9014（2020）02-0169-22DOI：10.11972/j.issn.1001-9014.2020.02.006收稿日期：2019⁃12⁃10，修回日期：2020⁃01⁃06Received date：2019⁃12⁃10，Revised date：2020⁃01⁃06

基金项目：国家自然科学基金（61971013），国家重点研发计划（2019YFA0210203）

Foundation items：Supported by National Natural Science Foundation of China（61971013），the National Key Research and Development Program of China（2019YFA0210203）

作者简介（Biography）：刘濮鲲（1965-），男，四川成都人，博士，教授，主要研究领域为微波、

毫米波与太赫兹电子学.E-mail：pkliu@pku.edu *通讯作者（Corresponding author）：Email：pkliu@pku.edu

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