這一顯著特征在無源和有源光學器件中都有應用潛力。在無源光學器件中，用周期性亞波長孔陣列圖案化的金屬薄膜可以表現出非凡的光學傳輸 ，可用于光刻和近場顯微鏡 [ 2–4 ]。在有源光學器件中，表面等離子體激元 (SPP) 在光-物質相互作用中起著至關重要的作用，被提議用于修改附近有源發射層的發射特性 [ 5 ] 并導致更高效的發光器件 [ 6 ]]. 此外，夾在穿孔金屬膜和平坦金屬膜之間的介電腔通過消逝場具有很強的耦合效應 。耦合相互作用在很大程度上取決于金屬膜的厚度 。

紅外發射管一、反射光譜

顯示了測量和模擬的角度相關反射光譜。較深的陰影表示較低的反射率。由于 FTIR 系統的限制，我們只能測量入射角為 12° 至 65° 的非偏振光的反射光譜。通過嚴格耦合波分析 (RCWA) 方法 [ 20 ]模擬了TM偏振光譜。用于給出最佳擬合的等離子體多層結構的模擬參數是： Λ = 3000nm， fΛ = 1900nm， t g = 100nm 和t w=25納米。對于垂直入射，在 0.17eV、0.38eV 和 0.41eV 處出現三個共振下降。隨著入射角的增加，0.41eV 處的共振下降分成兩個下降。同時，0.17eV 和 0.38eV 處的諧振下降與入射角無關。模擬的模式與實驗吻合得很好。

紅外發射管二、指數衰減

當結構是無限厚度的SiO 2襯底上的Ag光柵時，SPP的場強遠離SA界面呈指數衰減，如圖1中的虛線所示。另一方面，當 SiO 2襯底的下部被平坦的 Ag 層代替，在 Ag 光柵和 Ag 襯底之間留下 SiO 2平板時，SPP 模式位于 SiO 2平板的頂部和底部成為耦合。此時，夾在SiO 2層的場分布可以看作是兩個SA界面的兩個指數衰減SPP的線性組合。因此，可以在 Ag/SiO 2內形成新的 SPP 模式/Ag (ASA) 接口。除了光柵耦合模式外，還有一些額外的共振反射下降，如圖 2 所示。這些共振下降顯示出非常小的角色散。

紅外發射管三、熱輻射

最后，通過在壓力為 3 mTorr 的腔室中用直流電流加熱樣品來測量等離子體多層結構的熱輻射。裝置面積為1×1cm 2。該結構是夾在一維浮雕金屬光柵和平坦金屬薄膜之間的SiO 2腔體。熱輻射由 NA 為 0.1 的 45° 離軸凹面鏡收集，然后反射到 FTIR 系統中。圖4中的實線分別是加熱到 220°C(紅線)和 260°C(黑線)的 IR 發射器的測得熱發射光譜。光譜顯示在 7.2μm 處有一個尖銳的發射峰，這與典型的黑體發射光譜有很大不同。然而，可以通過研究與角度相關的反射光譜來預測發射光譜。對于λ>>Λ的情況，器件的吸收率為(1-反射率)。根據基爾霍夫定律 [ 21 ]，發射率等于吸收率。因此，等離子體結構的發射光譜可以通過將固有的熱輻射分布和角度相關的吸收率相乘來預測。

紅外發射管四、熱輻射光譜

這里，R (λ,θ)如圖2(b)所示。圖4虛線所示分別是被加熱到 220°C(紅線)和 260°C(黑線)的 IR 發射器的模擬熱輻射光譜。模擬結果顯示與測量值相當一致。然而，測量的輻射光譜的邊帶高于模擬的邊帶。該邊帶可能來自加熱板。此外，所涉及材料的介電功能也可能在高溫下發生變化，這將導致理論與實驗之間存在差異。與圖 2(b)相比，發射峰與與上述 LSPP 模式相對應的與角度無關的反射傾角重合。值得一提的是，SiO 2內部的熱發射光對于無光柵的情況，腔體會受到全內反射 (TIR) 的影響。然而，對于我們提出的結構，發射的光被耦合到 LSPP 模式，然后重新輻射到自由空間。此時，排放效率不受 TIR 的限制。這意味著角度獨立的局部 SPP 模式可以導致增強的發射峰。

紅外發射管五、光提取結構

總之，紅外發射器的反射和發射特性是一種由浮雕金屬光柵、波導層和金屬基板組成的等離子體多層結構，在實驗和理論上都進行了研究。確定了共振光柵耦合和局部 SPP 模式。觀察到在幾乎整個入射角范圍內與角度無關的 LSPP 模式。詳細研究了反射和發射特性的關系。發射峰與 RCWA 方法模擬的與角度無關的反射傾角一致。結構的熱輻射光譜可以通過研究反射特性來預測。我們證明該方法可用于設計有效的 LED 光提取結構。

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