- 文献综述（或调研报告）：
表面等离子体激元是沿金属-电介质或金属-空气交界面传播的红外或可见光波段的电磁波。它是入射光与金属表面自由电子的电荷密度波发生共振耦合作用而形成的局域近场增强。因为这种光和表面电荷之间的耦合，所以在电介质或真空中传播的光能够沿着金属表面传播，振幅往两侧衰减[1]。
对SPP的研究要追溯到上世纪，EBBESEN等人通过实验发现，当一束平行光照射具有亚波长小孔阵列结构的金属薄膜时，透射光能量与入射光能量的比值比传统衍射理论的估计值提高了4个数量级[2]。由于这种异常光传输（Extraordinary Optical Transmission，EOT）效应突破了经典理论的限制，众多研究者们对它的物理机理进行了研究，发现SPP在其中起到了重要作用。
在过去的几十年中，基于SPP的金属纳米结构已经在理论和实验上进行了光学研究。针对金属—电介质结构，研究者们大多采用金属孔的结构，通过调节膜层厚度、孔的尺寸、深度、孔的几何形状、孔的排列周期、膜层材料等来控制这些结构的光学特性。例如，C. Genet[3]等人论述了可以通过调整亚波长孔的排列周期选择透射的波长，并应用在滤波器中。Xiangnan Zhang[4]等人研究了复合三角形孔的金属薄膜（其具体结构可参见图1），对光的透射特性进行了理论研究，通过改变三角形孔的排列和结构参数，可以有效地调整光学特性。美国普渡大学西拉法叶校区机械工程学院[5]研究了金属膜中的蝴蝶结形状孔（见图2），这种结构提供具有强光学强度的纳米级光斑，从而在远远超出衍射极限的长度范围内提供增强的光学传输。Fangqiang Li[6]等人研究了一种具有周期性六边形孔阵列的Al / SiO2/ Si结构，并基于此设计了一种等离子体红外发射器。
图1 复合三角形孔的金属薄膜 图2 金属膜中的蝴蝶结形状的孔
在金属孔的研究基础上，研究者们开始研究金属柱状和金属颗粒结构。N. Papanikolaou[7]研究了薄Ag膜上的周期性球形颗粒阵列结构（见图3），发现Ag纳米粒子阵列上激发的局域表面等离子体与薄Ag膜上的表面等离子体激元之间的相互作用能够使这种结构产生特殊的光学性质。B. Lamprecht [8]等人探讨了光栅效应对按照规则二维图案排列的金纳米粒子中等离子体激发的影响。陈影[2]等人以玻璃衬底上亚波长的金属纳米柱阵列结构为研究对象（见图4），模拟研究光通过亚波长金属柱阵列膜的透射增强特性，通过调整阵列周期、金属柱高度及不同金属材料，可以改变光的传输特性。Peipei Jia[9]等人提出在多模光纤端面上集成大面积金属纳米孔阵列（见图5），从而在光纤上实现增强的表面等离子体共振传感。 Yongbin Lin[10]等人基于金纳米点阵列（见图6）的局部表面等离子体共振效应，设计了一种光学折射率传感器。Zhengqi Liu[11]等人在连续金属薄膜上设计了一种双金属圆柱阵列结构（见图7），这种结构能够实现近乎完美的光学透射。Tolga Atay[12]等人研究了一种结构的光学响应特性，这种结构在每个晶格位置上都由一对金纳米粒组成（见图8），并且证明了可以通过调整金属纳米颗粒对之间的空间关系来控制局部光学电磁环境，从而控制它们的等离子体激元响应。Shengli Zou[13]等人研究了因光与银纳米粒子阵列的相互作用而产生的混合等离子体/光子带， 以及结构因素对形成窄等离子体峰的影响。Yizhuo Chu[14]等人证明了在二维金纳米颗粒阵列中，由于光栅衍射和局部表面等离子体之间的耦合作用能够在远场消光光谱中产生窄的近红外共振峰。
图3 Ag膜上周期性球形颗粒阵列示意图 图4 玻璃衬底上的金属纳米柱阵列结构
图5 多模光纤端面上的金属纳米孔阵列 图6 光纤尖端上金纳米点阵列的制造工艺图
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