无人工结构辅助的表面等离激元涡旋场激发研究

光学涡旋是一种携带轨道角动量(OAM)的特殊光场,它可以对微观粒子实现精确地无接触操控,但光学涡旋的生成一般需要复杂的光路系统或昂贵的微纳结构加工辅助实现.针对这一问题,提出一种无结构产生表面等离激元涡旋的方法,基于光的自旋轨道耦合理论与表面等离激元激发原理,利用时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD)仿真所产生的表面等离激元涡旋场,研究金膜厚度、透镜的数值孔径(NA)以及入射圆偏振光的手性对光学涡旋场的影响.研究结果表明:当入射光波长为633 nm时,能有效激发表面等离激元的金膜厚度为50 nm左右,入射光经过高数值孔径的聚焦后照射在金膜上能够形成一阶的表面等离激元涡旋场,且该涡旋场的振幅和相位分布与入射圆偏振光的偏振特性有关,同时,数值孔径是形成一阶表面等离激元涡旋场的重要因素.本文所提出的光学涡旋场产生办法具有不依赖波长的优点,可满足宽谱器件的应用需求.