多種特殊設計之金屬孔洞陣列於兆赫波之穿透特性

Abstract

我們量測數種金屬孔洞陣列在兆赫波段之穿透率，並且利用特徵模態展開法與時域有限差分法分析其特性。在量測樣品中，主要有兩個明顯的分界。其中一個部份的樣品，厚度與兆赫波波長相近。而另一部份之樣品則考慮表面電漿的衰減長度後，設計其厚度為150奈米。除此之外，在兆赫波段之金屬孔洞陣列其穿透峰值會隨著孔洞陣列之週期和孔洞形狀的改變而不同。單一孔洞的載止頻率和表面電漿態的最低模態對於穿透率峰值的頻率，都具有非常重要影響。其中對於單一矩形孔洞，其穿透率將隨著矩形孔洞的長寬比增加而上升，而這個現象與矩形金屬孔洞陣列的結果是一致的。當表面電漿態的耦合頻率大於單一孔洞之截止頻率時，穿透率的頻寬隨著表面電漿態之耦合頻率增加而持續的增加；當表面電漿態的耦合頻率小於單一孔洞之截止頻率時，則穿透率的頻寬大致上為定值。接著，當我們旋轉孔洞陣列時並且觀察其穿透率對於角度變化的影響時發現當表面電漿態的耦合頻率和波導共振態相近時，兩個效應會互相耦合，使得穿透峰值出現紅移現象；當表面電漿態的耦合頻率和波導共振態彼此遠離時，則隨著角度的旋轉將會看到波導共振態的穿透率峰值並不會改變，而表面電漿的耦合頻率則會出現紅移現象。藉由觀察到這些現象，我們可以將金屬孔洞陣列應用於濾波器的製作，透過改變孔洞的形狀和週期的大小，我們可以設計出適合的帶通濾波器。