表面等离激元纳米光子学/现代光子学系列译丛

表面等离激元纳米光子学是研究突破光学衍射极 限的情况下，光与物质相互作用的一门科学和技术， 是近年来发展迅速的一个前沿交叉学科，在纳米尺度 的光操控、单分子水平的生物探测、亚波长孔径的光 透射增强和超高分辨率光学成像等领域具有广泛的应 用。布隆格司马、基克编著的《表面等离激元纳米光 子学》介绍了孤立的和周期性的金属纳米结构中的表 面等离激元的激励，讨论了表面等离激元波导的特性 ，阐述了基于表面等离激元的成像方法，介绍了等离 激元结构的实验表征和仿真模拟技术，最后概述了表 面等离激元纳米光子学在拉曼光谱、集成光学器件以 及光存储等领域中的应用。 本书可供高等院校光学、物理电子学、凝聚态物 理学和微纳光子学等方向的理工科研究生阅读或作为 教材使用，也可供相关领域的科技工作者阅读。

张彤，东南大学电子科学与工程学院教授，博士生导师。2005年入选 “新世纪优秀人才支持计划”，主要研究领域包括等离激元学、纳米光子学、微纳光电集成器件及系统、光学惯性传感器件技术等领域。2007年3月至2008年2月作为“华英学者”前往美国哈佛大学应用科学学院(SEAS)纳米光子学实验室访问学习一年，期间主要从事等离激元学方面的研究工作。是国内较早开展表面等离激元研究的学者之一，并在该领域取得了较为丰富的研究成果。围绕金属表面等离激元波导的亚波长光传输特性，高局域光强密度特性等，提出了多种具有显著创新意义的新器件和新波导结构，在金属纳米光学材料及薄膜的可控制备和光学特性方面开展了众多研究，报道了多种纳米材料合成技术，如纳米树枝、纳米链等，研究了金属等离激元功能薄膜的化学自组装制备技术，并应用在光伏、光学传感等领域。研究成果发表在国际光子学领域的高水平学术期刊上，并多次被国际同行引用和评价。 先后承担国家自然科学基金项目、 博士点基金项目、国防创新项目、国防预先研究项目、预研基金项目、国防863项目等共20余项科研项目。发表论文50余篇，授权美国发明专利4项，授权中国发明专利25项，授权中国实用新型专利近10项。

第1章 表面等离激元纳米光子学 1.1 引言 1.2 表面等离激元——历史简介 1.3 表面等离激元——现状和未来 1.4 本书内容概要 参考文献 第2章 纳米颗粒阵列的近场和远场特性 2.1 引言 2.2 单个金属纳米颗粒上的表面等离激元 2.2.1 金属的光学性质 2.2.2 金属纳米颗粒上的表面等离激元(SPN)的定性描述 2.2.3 SPN的理论描述 2.2.4 SPN共振阻尼 2.3 纳米颗粒阵列的远场消光光谱 2.3.1 表面等离子共振的谱线位置 2.3.2 SPN的谱宽和衰减时间 2.4 纳米颗粒阵列的光学近场 2.4.1 单个金属颗粒的光学近场 2.4.2 颗粒阵列的光学近场 2.5 光学非线性 2.6 颗粒间的相互作用 2.7 总结 参考文献 第3章 周期性纳米孔结构的光透射理论 3.1 引言 3.2 二维亚波长孔洞阵列 3.3 被凹槽包围的单孔中的光异常透射 3.4 单孔中的光聚束效应 参考文献 第4章 表面等离激元波导的发展与近场特性 4.1 引言 4.2 实验背景 4.2.1 近场显微镜 4.2.2 样品制备 4.3 结论 4.3.1 金属条带模式的场分布 4.3.2 金属条带模式的路由 4.4 总结和展望 致谢 参考文献 第5章 长程等离激元传输线数值模拟 5.1 引言 5.2 物理背景 5.3 数值方法 5.4 结果 参考文献 第6章 表面等离极化激元在光子带隙结构中的传输 6.1 引言 6.2 数值方法 6.3 数值结果 6.4 结论 致谢 参考文献 第7章 亚波长尺度的等离激元波导 7.1 前言 7.2 纳米链等离激元波导 7.3 纳米结构中强耦合的等离激元模式 7.4 金属／绝缘体／金属纳米槽波导 7.5 总结 参考文献 第8章 光学超透镜 8.1 引言 8.2 超透镜理论和成像特l生 8.3 倏逝波的传输增强 8.4 超透镜的实验演示 8.5 总结及展望 致谢 参考文献 第9章 等离子共振蝶形纳米天线中的光场增强 9.1 引言 9.2 蝶形天线 9.2.1 单光子效应 9.2.2 双光子效应 9.3 结论 致谢 参考文献 第10章 表面等离激元的近场光学激发和检测 10.1 引言 10.2 表面等离激元的局部激发 10.3 支持表面等离激元的锥形近场探针 10.4 金属针尖附近的场分布 10.5 金属纳米结构的局部激发发光 10.6 结论与展望 参考文献 第11章 近场光学扫描成像原理 11.1 近场光学显微镜 11.2 近场光学图像的解释 11.3 电磁波的散射理论 11.4 电磁场的局域态密度 11.5 扫描绘制光学近场 11.5.1 利用光子扫描隧道显微镜检测光波的电场或磁场分量 11.5.2 扫描近场光学显微镜检测电磁场的局域态密度 11.6 局域等离激元的观察 11.6.1 利用局域等离激元耦合压缩近场 11.6.2 控制局域等离激元的耦合 致谢 参考文献 第12章 等离激元器件的模拟技术概述 12.1 引言 12.2 数值模拟技术 12.2.1 格林并矢方法 12.2.2 离散偶极近似 12.2.3 频域有限差分法 12.2.4 时域有限差分法 12.2.5 其他数值方法 12.3 总结 参考文献 第13章 复杂纳米结构中的等离激元杂化 13.1 引言 13.2 纳米壳的等离激元杂化 13.2.1 不可压缩的流体模型 13.2.2 腔体和实心球的等离激元 13.2.3 金属纳米壳的杂化 13.3 更复杂结构中的杂化 13.3.1 多层同心金属壳 13.3.2 纳米颗粒二聚体 13.4 结论 参考文献 第14章 自适应金属纳米结构用于蛋白质传感 14.1 引言 14.2 SERS增强因子的基本公式 14.2.1 拉曼散射增强因子 14.2.2 电磁增强因子与有效光学性质的关系 14.3 Ag薄膜的自适应特性 14.4 SERS增强 14.5 胰岛素和抗体一抗原联合体SERS检测 14.6 总结 参考文献 第15章 基于长程表面等离极化激元的集成光学 15.1 引言 15.2 直波导 15.2.1 一般直波导的模式 15.2.2 ss模式的性能特征 15.3 弯曲波导 15.4 无源器件 15.4.1 实验论证 15.4.2 热光器件 15.4.3 模拟和设计注意事项 15.5 布拉格光栅 15.6 结束语 致谢 参考文献 第16章 突破衍射极限的局域表面等离激元光学数据存储 16.1 引言：高密度光学数据存储 16.2 超分辨率近场结构 16.3 光学相变薄膜在超分辨率中的作用 16.4 表面和局域等离激元用于光学存储 16.5 总结 参考文献 第17章 表面等离激元耦合的发射 17.1 引言 17.2 表面等离激元耦合的发射(SPCE)理论 17.3 实验研究与理论预测比较 17.4 SPCE在生物医学上的应用 17.4.1 背景抑制 17.4.2 固有波长分辨率 17.4.3 多波长免疫测定 17.5 结论 致谢 参考文献