spp属于什么材料?
SPP是英文Surface Plasmon Polaritons的缩写,翻译成中文叫做表面等离子激元光学波段(或频率)。 这里“表面”是指激光束与介质表面之间存在足够薄的空气层,使得入射到介质上的激光束可以看成是平面波(或者近似为平面波);“等离子激元”中的“等离子”指电荷的存在导致介质中形成电荷屏蔽区,使得介质可看成是均匀、各向同性的;“光波段/频率”是指电磁波在介质中传输时,由于介质对电场的色散作用使得电磁波能量分布在多个频率上,这些频率上的能量分布构成了一个波段——和光学中“色谱”的概念类似。 SPP是一种非常特殊的全光开关,具有开关速度极快(纳秒级)、功率消耗极低(nW量级)、工作温度范围宽广(-20℃~+70℃)以及操作简单等特点,一经问世就受到广大科研工作者的关注[1][2]。
图1.单光子双光子探测的基本原理示意图 a) 单光子情况 b) 双光子情况 根据图1中的模型进行简单的推导就可以得到单光子或双光子检测的概率 P : 式中 T 为光源的持续时间, t 为探测器收集的数据点数, n 为每个数据点所包含的事件数, I_0 和 \sqrt{I_0} 为光源的峰值光强度, \delta 是光谱的半高全宽(FWHM), v_{\mathrm{g}} 为电子迁移率。 当只考虑单光子情况下,概率 P 的数学表达式更为简单: 通过改变 T 、 t 、 n 的值即可得到不同条件下的 P ,从而可以得到信号的光强 I_{s} : 当采用双光子检测方式的时候,因为双光子吸收事件只有发生在两个光子能量之和等于某特定能态的能级间转移时才会发生,所以每一对互相激发的单光子对都携带有一个确定的能量信息,因此只需要记录每一个数据点所包含的事件次数 n ,而不需要计算事件发生的概率,就可以按照下面公式计算出对应的信号值: 其中 \delta _{1} 和 \delta _{2} 分别表示两个光子的 FWHM 。
基于上述分析可以把 SPP 检测器的输出概括为如下形式: 式中 A_0 为未加激励时真空中的本底信号, A_{\mathrm{eff}} 为有效增益(对于单光子吸收, A_{\mathrm{eff}}=\frac{\mu }{\epsilon r_{0}^{2} c} ), d 是检测器的光电倍增管(PMT)的增益, \eta 是在某个特定频率下被测量材料的衰减系数, N_{0} 是没有外加偏压时的载流子浓度, V_{b} 为外加偏压, Q 是光学系统获得的量子效率, L 是光学系统的长度。 在实际测量过程中还需要考虑光学元件的波动性以及光源的脉冲宽度等不确定性因素,因此得到的 SPP 信号并不是一个理想的高斯分布,而是具有一定发散度的振幅调制正弦波。为了提高测量的信噪比,常采用循环采样或者锁相等技术将待测信号从噪声中解调出来。