fano共振介绍-PPT课件

1、UESTC,Fano谐振,UESTC,一、Background 1、谐振有洛伦茨和fano型之分 2、1935年，fano在研究惰性气体时，发现其吸收线型是非对称的。 1961年，通过量子力学系统中的理论描述了这种非对称线型的共振。 3、在平面超材料中最先发现fano共振的是非对称结构,UESTC,二、Principle 2.1、Fano共振来源于系统中分立的局域模与连续的传播模之间的相互耦合，两种模态之间干涉相消形成非对称的线形,UESTC,2.2、共振散射截面的形状方程为： q描述线型的非对称程度，称为fano参数。 约化能量： 。 和 分别表示fano共振峰的位置和线宽,q=1，当两个模

2、态的强度相差不大的时候，它们之间的耦合最强，这时的非对称参数q 和1同一个量级,UESTC,q=0，无穷：洛伦茨线型的谱线。 q=1，非对称的fano结构,UESTC,上式 Fano 公式的使用也是有限制条件： 第一：只能应用于单个孤立的共振，多个共振存在将会改变曲线的形状； 第二：分立谱的谱线宽度必须比连续谱窄。 尽管如此，Fano公式成功地解释了许多实验： 1、Wood 异常是光学领域首次在实验上观察到的非对称线形 2、光子晶体、光子晶体板、弱耗散小球、非同心腔球、多颗粒团簇、周期性金属结构、非对称开口环等结构,UESTC,THZ,2.3、fano共振其实是多通道量子亏损的一种现象。人们在

3、在研究物质对波的散射影响时发现了它。 多通道的量子亏损可以被看做是很多种的函数波,Fano共振不同于其他共振的特点,UESTC,4、金属纳米结构的共振是起源于亮态（超辐射态）表面等离激元和暗态（亚辐射态）。 亮态耦合：当等离子体激元可以被入射光直接激发产生共振。 亮态谱线较宽的共振态。如；金属纳米结构的偶极子共振模式。 暗态耦合：当等离子体激元不可以被入射光直接激发产生共振。 较窄。 如：金属纳米结构中的高阶共振模式。 共振在等离子体激元结构中产生是由于亮态与暗态直接耦合的结果，反应在光谱上就是非对称的峰值特征线形,UESTC,三、Application 3.1、几种典型的支持fano共振的金

4、属纳米结构 （1）棒状结构 （2）纳米棒二聚体结构,UESTC,3）纳米团簇结构的fano共振 这种结构的灵敏感比较高 （4）环盘结构的fano共振 优点：1、 2、 （5）等,UESTC,3.2 超材料,只有在一个很窄的频率范围内，才会建立反对称的电流并激发形成一系列的磁偶极振荡，其方向垂直于超材料平面,这种集体的亚辐射模通过与一个宽化的多的，同相电流形成的超福射电偶极振荡模相互作用，而与自由空间发生弱耦合，生成了典型的fano谱型,UESTC,电场的偏振方向垂直还是平行，都能激发超材料多个谐振模式,UESTC,垂直入射时，TE和TM只能激发一个电偶极子 随着入射角增大，超材料被激发出更多的谐振模式： TM在12-14GHZ之间激励出另一个谐振 TE波则可以激励出较为明显的fano谐振 平面超材料的TE波响应： 在低频段： 在高频段：0度时： 随着角度增大： 50度时：谐振频率 红移达21%，通带最大。 实现了fano共振开关过程,UESTC,平面超材料对TE和TM波变现出不同的电磁响应： TM波无磁场分量穿过SSR表面，电场分量不能有效激发结构的束缚模谐振 TE波磁场可穿过SSR表面，且角度的增大会导致更强的磁场穿过表面。由于入射波磁场分量在z方向的作用，整个系统的对称性已破坏，因而，超材料对TE波入射响应更加剧烈。 垂直入射的电磁波，仅