基于PDMS薄膜的等离子体光栅仿真分析

作者：陈壮壮; 王志斌^*; 李克武; 吴笑男

来源：应用光学, 2021, 42(02): 371-376.

• 表面等离子体共振
• 聚二甲基硅氧烷
• 时域有限差分法
• 透过率
• 光栅

为了实现对等离子体光栅共振波长的测量,研究光栅参数对应力的响应敏感程度,提出了一种新型的应力敏感型聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)薄膜等离子体光栅。基于时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)法的原理,构造了一种结构仿真模型,即周期性等离子体光栅模型。借助周期边界条件,通过对光栅施加应力,改变等离子体光栅参数(即周期、占空比及Au膜厚度)来实现共振波长的测量,研究光栅参数对应力的响应敏感程度。最后将仿真结果与理论数值作对比,并得出相对误差大小。仿真结果表明,当光栅周期p=0.7μm,占空比f=55%,金膜厚度b=0.02μm时,对应力的响应最敏感。其次,将仿真所得不同周期时的共振波长与理论值相比较,可知二者结果相吻合;周期为0.7μm时,共振峰的波长为1.251μm,仿真结果与理论数值比较得到,其相对误差都不超过2%,结果较为准确。此方法在单色仪、光谱仪和传感等领域中具有重要作用。

• 单位
  中北大学