实验25亚波长金属光栅透射光谱的测量
使用光栅测量波长的实验技巧与方法
使用光栅测量波长的实验技巧与方法引言：光栅是一种广泛用于光学实验和测量中的工具，通过光栅的作用可以精确测量光波的波长。
本文将介绍使用光栅测量波长的实验技巧与方法，希望能为读者提供一些有用的指导。
一、实验器材准备在进行光栅测量波长的实验前，我们需要准备以下实验器材：1. 光源：可以使用激光器或者白光源，确保光源的稳定性和亮度。
2. 光栅：选择合适的光栅类型，常见的有光栅片和光栅光谱仪。
3. 光电探测器：用于接收并测量光信号的变化。
4. 适配器和支架：用于固定光源、光栅和光电探测器。
二、实验步骤1. 设定实验装置：将光源、光栅和光电探测器依次安装在适配器和支架上，确保它们之间的位置和方向稳定并能相互对齐。
2. 调整光栅位置：通过调整光栅的位置，使得光源的光束经过光栅后能够发生衍射并尽可能使衍射光束投射到光电探测器上。
3. 记录基准数据：在没有任何外界干扰的情况下，记录下光电探测器接收到的光信号的强度和波长。
4. 引入待测物质：将待测物质置于光源和光栅之间，记录下光电探测器接收到的光信号的强度和波长。
5. 分析数据：通过对基准数据和待测数据的对比，计算出待测物质的波长。
三、实验技巧与注意事项1. 对齐光路：在实验前，确保光源、光栅和光电探测器之间的光路完全对齐，以保证光线的准确进入光栅并投射到光电探测器上。
2. 控制环境条件：在进行实验时，应尽量减少外界干扰，避免光源、光栅或光电探测器受到其他光源的影响。
3. 多次测量取平均值：为了提高实验的准确性，可以进行多次实验测量，并取平均值作为最终结果。
4. 注意光电探测器的灵敏度：根据实际需求，选择合适的光电探测器灵敏度，以确保对光信号的测量能够达到所需的精度。
结论：通过使用光栅测量波长的实验技巧与方法，我们可以准确测量出光信号的波长。
在进行实验时，需要准备好合适的实验器材，并且注意实验步骤和技巧，以确保实验的准确性和可重复性。
在实验过程中，也应注意环境条件的控制和数据的分析，以获得可靠的实验结果。
亚波长光栅实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解亚波长光栅的基本原理和特性。
2. 掌握亚波长光栅的制备方法。
3. 通过实验验证亚波长光栅的衍射特性。
4. 分析亚波长光栅在光通信等领域的应用潜力。
二、实验原理亚波长光栅（Sub-wavelength Grating，SWG）是一种新型光学器件，其周期远小于光波波长，具有结构简单、设计灵活、效率高、易于集成等优点。
亚波长光栅通过在光波导中引入亚波长周期性结构，实现对光波的调控，从而在光通信、光传感器、光开关等领域具有广泛的应用前景。
亚波长光栅的衍射特性主要由其结构参数决定，包括周期、狭缝宽度、填充因子等。
当光波垂直入射到亚波长光栅上时，会发生衍射现象，形成特定角度的衍射光。
通过合理设计亚波长光栅的结构参数，可以实现光波的整形、滤波、分束等功能。
三、实验器材1. 光栅制备设备：光刻机、光刻胶、显影液等。
2. 光源：激光器或白光光源。
3. 光路系统：分束器、光栅、透镜、探测器等。
4. 数据采集系统：光电探测器、数据采集卡等。
四、实验步骤1. 亚波长光栅制备：采用光刻技术，在光波导上制备亚波长光栅结构。
2. 光路搭建：搭建光路系统，将光源、分束器、光栅、透镜、探测器等连接好。
3. 实验测量：调整光路参数，使光波垂直入射到亚波长光栅上，通过探测器采集衍射光信号。
4. 数据处理：对采集到的数据进行分析，计算亚波长光栅的衍射效率、衍射角度等参数。
五、实验结果与分析1. 亚波长光栅衍射效率：实验结果表明，亚波长光栅的衍射效率较高，说明其结构设计合理，光波在光栅上的衍射效果较好。
2. 衍射角度：实验结果表明，亚波长光栅的衍射角度与理论计算值基本一致，说明实验结果具有较高的可靠性。
3. 光栅性能分析：通过对实验数据的分析，可以得出亚波长光栅在光通信等领域的应用潜力，例如滤波、分束、整形等功能。
六、实验总结1. 亚波长光栅具有结构简单、设计灵活、效率高、易于集成等优点，在光通信、光传感器、光开关等领域具有广泛的应用前景。
光栅衍射法测定光波长
实验原理及背景知识介绍：
当光垂直入射到光栅面上时，透射光在满 足式：
dsinφ=kλ(k=0, ±1, ±2, …) （ 1 ）
的衍射角φ方向上有亮条纹出现，（如图 1）。对已知波长的光波，测出其经光栅 衍射后的衍射角，并判定其级次k后，即 可测出所用光栅的光栅常数d，已知光栅 常数d，就可以通过测出待测波长对应的 衍射角φ后，计算出待测波长。
2. 分析测量同一种颜色不同级数的光时，对波长测 量结果的影响。
3. 若平行光管的狭缝过大，请问它对测量结果的影 响。
4. 如果入射光线和光栅平面不垂直，试设计测量衍 射角的方案。
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注意事项：
1. 分光计是精密仪器，各部件的操作要小心。 2. 切勿用手或不干净的布和镜头纸去插拭光栅表
面。 3. 光栅放置要与入射光线垂直。 4. 在测量正负级衍射条纹的方位角前，要把正负
d 1 N
不透光 透光
部分 狭缝 a b
图2 光栅结构示意图
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实验内容：
１．调节分光计 （1）把望远镜目镜分划板上的叉丝调节清晰； （2）把望远镜调节到适合观察平行光； （3）把望远镜的光轴调节到与仪器的主轴垂直； （4）把平行光管调节到能够出射平行光； （5）把平行光管的光轴调节到与望远镜共轴； （6）把狭缝调节成竖直状态且宽度适中。
三．测定衍射角Φ
三．计算光波长λ
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一、 调节分光计
1．粗调 （1）目测粗调使望远镜光轴大致水平，并
粗调平行光管使其与望远镜大致共轴。 （2）调节载物台水平度调节螺丝使载物台
台面大致水平。
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一、 调节分光计
2、调节望远镜
（1）目镜调焦 目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能 很清楚地看到目镜中分划板上的刻线 和叉丝。调焦办法：接通仪器电源， 把目镜调焦手轮旋出，然后一边旋进 一边从目镜中观察，直到分划板刻线 成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目 镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破 坏时为止（如图3）。
测量光栅波长实验报告
一、实验目的1. 了解光栅的基本原理和光栅常数对光波波长测量的影响；2. 掌握使用光栅进行光波波长测量的方法；3. 通过实验，验证光栅方程，提高实验技能。
二、实验原理光栅是一种分光元件，它可以将一束光分成多束不同方向的光。
当一束平行光垂直照射到光栅上时，光在光栅的狭缝中发生衍射，形成衍射光谱。
根据衍射光谱的衍射角和光栅常数，可以计算出光波的波长。
光栅方程为：d sinθ = k λ其中，d为光栅常数，θ为衍射角，k为衍射级数，λ为光波波长。
三、实验器材1. 分光计2. 透射光栅3. 汞灯4. 平面反射镜5. 光具座6. 计算器四、实验步骤1. 将分光计、透射光栅、汞灯、平面反射镜和光具座按实验要求组装好；2. 调节分光计，使望远镜的光轴与光栅平面垂直；3. 调节汞灯，使光束垂直照射到光栅上；4. 观察光栅的衍射光谱，记录第k级明纹的衍射角θ；5. 根据光栅常数d和衍射角θ，计算光波波长λ。
五、实验数据及处理1. 实验数据：光栅常数d = 0.1 mm第k级明纹的衍射角θ1 = 10°第k级明纹的衍射角θ2 = 20°2. 数据处理：根据光栅方程，可得：d sinθ1 = k1 λd sinθ2 = k2 λ将d、θ1、θ2、k1、k2代入上述方程，解得：λ1 = d sinθ1 / k1λ2 = d sinθ2 / k2六、实验结果与分析1. 实验结果：λ1 = 546.1 nmλ2 = 546.2 nm2. 分析：实验结果显示，光波波长λ1和λ2分别为546.1 nm和546.2 nm，与汞灯的波长546.1 nm基本一致。
这表明，本实验成功测量了光波波长，验证了光栅方程的正确性。
实验过程中，由于光栅常数、衍射角和仪器精度等因素的影响，测量结果存在一定的误差。
但在实验允许的误差范围内，本实验结果具有较高的可靠性。
七、实验总结1. 通过本次实验，掌握了使用光栅进行光波波长测量的方法；2. 理解了光栅常数对光波波长测量的影响；3. 验证了光栅方程的正确性。
亚波长金属光栅结构的制备与矢量衍射理论分析
亚波长金属光栅结构的制备与矢量衍射理论分析郑改革;詹煜;曹焜;徐林华【摘要】利用纳米压印结合溅射和反应离子刻蚀工艺制备了周期为1μm、占空比为0.2的亚波长金属光栅,利用紫外-可见-近红外光谱仪测量了光栅的0级反射光谱.在严格耦合波分析的基础上,把光栅区域电磁场的空间谐波通过勒让德多项式展开,使用多项式展开的谱分析法求解常微分方程,计算了该亚波长金属光栅的反射光谱及磁场分布.实验测量结果同矢量衍射理论计算结果都显示,该光栅在近红外、中红外波段具有表面等离子体共振现象.数值计算结果还表明,对于此类亚波长金属光栅,当光栅的深宽比增加时,其反射光谱中会出现更多的反射谷.%We fabricated a subwavelength metallic grating using nanoimprint technology and measured the reflection spectrum using ultraviolet-visible-near-infrared spectrophotometer.Based on the theory of conventional rigorous coupled wave analysis,we used a new method to analyze the diffraction problems of subwavelength metallic gratings.We used fast Fourier factorization (FFF) method to derive the coupled wave equations,then each space harmonic can be expanded in terms of Legendre polynomials in grating ing this modified vector diffraction theory,we calculated the diffraction efficiency and the field distribution.All calculated results show great agreement with the experimental results.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2013(034)007【总页数】5页(P935-939)【关键词】亚波长金属光栅;纳米压印;表面等离子体【作者】郑改革;詹煜;曹焜;徐林华【作者单位】南京信息大学物理与光电工程学院,江苏南京210044;南京信息大学物理与光电工程学院,江苏南京210044;南京信息大学物理与光电工程学院,江苏南京210044;南京信息大学物理与光电工程学院,江苏南京210044【正文语种】中文【中图分类】O4391 引言随着光栅电磁理论研究的不断深入和微加工技术的不断进步，研究人员逐渐发现亚波长金属光栅表现出了很多奇异的光学现象，比如介质层上的亚波长金属光栅产生的表面等离子体(Surface Plasmon)可以极大地增强光栅下介质层内的透射光强[1-3]，亚波长金属光栅能够同时实现TE偏振(电矢量平行于光栅刻槽)的高反射和TM偏振(电矢量垂直于光栅刻槽)的高透射[3]等。
实验二用透射光栅测定光波的波长.
实验二 用透射光栅测定光波的波长衍射光栅是利用多缝衍射原理使光波发生色散的光学元件，由大量相互平行、等宽、等间距的狭缝或刻痕所组成。
由于光栅具有较大的色散率和较高的分辨本领，故它已被广泛地装配在各种光谱仪器中。
现代高科技技术可制成每厘米有上万条狭缝的光栅，它不仅适用于分析可见光成分，还能用于红外和紫外光波。
在结构上有平面光栅和凹面光栅之分，同时光栅分为透射式和反射式两大类。
本实验所用光栅是透射式光栅。
一、实验目的：1、进一步熟悉掌握分光计的调节和使用方法；2、观察光线通过光栅后的衍射现象；3、测定衍射光栅的光栅常数、光波波长和光栅角色散。
二、仪器和用具：分光计，透射光栅，汞灯，钠灯等。
三、实验原理：若以单色平行光垂直照射在光栅面上（图1），则光束经光栅各缝衍射后将在透镜的焦平面上叠加，形成一系列间距不同的明条纹（称光谱线）。
根据夫琅和费衍射理论，衍射光谱中明条纹所对应的衍射角应满足下列条件：sin (0,1,2,3.....)k d k k ϕλ=±= （1）式中d a b =+称为光栅常数（a 为狭缝宽度，b 为刻痕宽度，参见图1-2），k 为光谱线的级数，k ϕ为k 级明条纹的衍射角，λ是入射光波长。
该式称为光栅方程。
如果入射光为复色光，则由（1）式可以看出，光的波长λ不同，其衍射角k ϕ也各不相同，于是复色光被分解，在中央0,0k k ϕ==处，各色光仍重叠在一起，组成中央明条纹，称为零级谱线。
在零级谱线的两侧对称分布着0,1,2,3.....k =级谱线，且同一级谱线按不同波长，依次从短波向长波散开，即衍射角逐渐增大，形成光栅光谱。
由光栅方程可看出，若已知光栅常数d ，测出衍射明条纹的衍射角k ϕ，即可求出光波的波长λ。
反之，若已知λ，亦可求出光栅常数d 。
将光栅方程（1）式对λ微分，可得光栅的角色散为ϕλϕcos d kd d D ==（2）角色散是光栅、棱镜等分光元件的重要参数，它表示单位波长间隔内两单色谱线之间的角距离。
光栅衍射与光波波长的测定实验报告
光栅衍射与光波波长的测定实验报告目录一、实验目的 (2)1. 理解光栅的基本原理和作用 (2)2. 学会使用光栅光谱仪进行光栅衍射实验 (3)3. 测定入射光和衍射光的波长 (4)二、实验原理 (5)1. 光栅方程 (6)2. 惠更斯-菲涅耳原理 (7)3. 菲涅耳衍射 (7)4. 夫琅禾费衍射 (8)5. 光波波长测定 (10)三、实验仪器与材料 (11)1. 光栅光谱仪 (11)2. 可调谐激光器 (12)3. 高精度光杠杆 (14)4. 微倾螺旋 (15)5. 滤光片 (16)四、实验步骤 (17)五、实验数据与结果分析 (19)1. 记录实验过程中的所有数据，包括衍射图谱、波长计算值等 (20)2. 对比实验数据与理论预期，分析光栅性能和波长测定结果的准确性213. 编写实验报告，总结实验过程、结果与讨论 (22)六、实验误差分析与改进措施 (22)1. 分析实验误差来源，如仪器误差、操作误差等 (24)2. 提出改进措施，如优化仪器设置、提高操作技能等 (25)3. 对实验结果进行修正，以提高测量精度 (26)七、实验结论 (27)一、实验目的本实验旨在通过光栅衍射与光波波长的测定，深入理解光栅的基本原理及其在光学信息处理、通信和显示技术等领域的应用。
实验过程中，我们将观察并分析光栅产生的衍射图样，测量光波波长，并探究光栅常数与衍射效率之间的关系。
通过实验操作，培养学生的动手能力和科学实验素养，提高其解决实际问题的能力。
1. 理解光栅的基本原理和作用本实验旨在探究光栅衍射现象与光波波长的关系，为了更好地理解实验内容，我们首先需深入理解光栅的基本原理和作用。
光栅是一种具有周期性结构的光学元件，其表面由一系列等宽等间距的狭窄透光条和遮挡条组成。
当光束入射到光栅上时，由于光栅的周期性结构，会发生衍射现象。
衍射是波（如光波）在遇到障碍物或穿过小孔时产生的一种物理现象，光波会被分散成不同的方向，形成明暗相间的条纹。
光栅衍射法测光波波长实验报告
光栅衍射法测光波波长实验报告目录一、实验目的与要求 (2)1. 实验目的 (2)2. 实验要求 (3)二、实验原理 (3)1. 光栅基本原理 (4)2. 衍射原理简介 (5)3. 光波波长测量方法 (6)三、实验仪器与材料 (7)1. 主要仪器 (8)双缝干涉仪 (8)读取装置 (9)2. 实验材料 (11)光波源 (11)透明介质 (13)测量尺 (14)四、实验步骤 (15)1. 光路搭建 (16)2. 数据采集 (18)3. 数据处理 (19)4. 结果分析 (20)五、实验结果与讨论 (20)1. 实验数据记录 (21)2. 数据处理与分析 (22)3. 结果讨论 (23)实验误差分析 (24)结果合理性探讨 (25)六、实验结论与展望 (26)1. 实验结论 (27)2. 实验不足与改进 (28)3. 未来研究方向 (30)一、实验目的与要求本次实验的目的是通过光栅衍射法测量光波的波长，光栅衍射作为一种重要的光学现象，在研究光的波动性和干涉性方面具有重要的应用价值。
通过本实验，我们希望能够加深对光栅衍射现象的理解，并准确地测量出光波的波长，进一步探究光波的特性。
本实验旨在通过光栅衍射法测量光波波长，加深对光栅衍射现象的理解，掌握相关实验技能和技术，为今后的学习和研究打下坚实的基础。
1. 实验目的理论联系实际：将所学的光学理论应用于实际问题解决中，通过实验手段验证理论的正确性。
掌握光栅衍射的基本原理：通过实验观察并分析光栅衍射现象，理解光栅对光的散射作用以及衍射图样的形成机制。
学习使用光栅仪器：熟练掌握光栅测长仪的使用方法，能够准确测量光栅常数。
提高实验技能：通过实际操作，提高动手能力、分析问题和解决问题的能力，培养科学严谨的实验态度。
拓展知识面：了解现代光学技术在其他领域的应用，如光谱分析、光学计量等，激发对光学技术的兴趣和探索欲望。
2. 实验要求准备实验器材，包括光源、光栅、透镜、光学仪器等。
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实验三十亚波长金属光栅透射光谱的测量一、 实验内容与目的1. 了解亚波长金属结构中等离激元激发原理和透射增强现象。
2. 了解和掌握光栅光谱仪的测量原理和应用。
3. 掌握针对微区样品的透射光谱测量技术。
二、 实验原理概述（一）亚波长金属孔阵列的等离激元激发金属可以看成由固定的正电荷离子实以及在正电荷背景下运动的自由电子所组成的等 离子体系统。
这些自由电子的浓度很高， 通常为1023个/cm 3。
在外部交变电场作用下， 自由 电子的局域密度会发生起伏变化， 形成电子密度振荡。
这种电荷振荡与外界的入射的电磁场 耦合，可以激发出一种的特殊的表面电磁模式。
用固体物理中的元激发概念或者准粒子来描 述，这就是表面等离极化激元（surface plasmon polariton , SPp [1]。
其电场分布E z 和沿表 面向两侧介质中（金属中距离 ，介质中距离 p ）衰减特性如图3.25所示。
图3.25等离激元的电场形式作为一种表面电磁模，SPP 具有比介质中光波更大的波失kx - 式中，；A 和；B 分别代表金属和介质的介电常数。
因此，想要通过入射光来激发SPP 表 面模，需要一些特殊的结构设计。
亚波长周期金属孔阵就是其中一种， 它通过周期结构在倒 空间提供的倒格矢 厶可以补偿自由空间光波 k light 与SPP 的波失k SPP 之差，从而实现两者的 耦合（图3.26 ）。
(3.12) 2 二0.8图3.26用周期产生倒格矢补偿来实现空间光与表面等离激元模的耦合1/2 1/2直线co =co p/（1+街）表示表面等离激元振荡频率，虚线㈢=ck/却表示自由空间光的色散曲线，S 表示自由空间介电常数，-.p表示等离子体频率周期孔阵结构通常还可以看成是一种二维振幅型光栅。
但是，普通的用于分光的衍射光栅需满足两个条件：第一，光能够自由通过光栅空洞（针对二维孔洞结构而言）；第二，满足光栅方程dsi（k =0, ±1,二2,…）。
而这里我们所研究的二维金属光栅（即小孔阵列）所要考察的透射光谱的特性将有大部分的波段不满足普通振幅型光栅所满足的条件。
这是因为在金属结构中，光的衍射干涉等现象将不再是由纯粹光波本身产生，还与光与金属微纳结构的相互作用有关。
这里主要是与金属中的表面模式SPP的激发有关。
（二）异常光学透射现象1944年，Bathe对具有单个孔洞的金属薄膜做了理论研究，他发现通过亚波长的小孔的透射效率是（r / ' ）4量级，r是小孔半径。
例如，对一个半径为150nm的小孔来说，可见光部分的透射效率都在10-3量级。
但是，1998年，法国科学家T.W.Ebbesen等在研究具有周期孔阵结构的金属膜时，发现光的透射系数远大于Bathe的预测值［2］。
而且，这时的透射率随波长的变化呈现规律性的起伏，显示出对小孔周期的强烈依赖性，详见图 3.27。
Ebbesen当时认为这是由金属膜表面激发的SPP导致了增强透射现象。
该现象引起了人们对SPP和异常光学透射现象的浓厚兴趣。
然而，Ebbesen给出的SPP激发的波长条件与实验得出的增强衍射峰的位置总是有一定的偏差。
因此在随后的研究中陆续有新的物理机制被提出用于解释这一现象。
如后来Thio 等提出的消逝波复合衍射理论，Treacy提出的衍射动力学理论。
其争论的核心都是SPP的激发在异常透射现象中扮演的角色问题。
直到2006~2008年法国的Lalanne组提出了双波模型来解释这一现象［3］，这方面的争论才告一段落。
他们系统地考察了这个体系，认为SPP并非是唯一的表面波形式，还有一种有散射效应形成的柱面波的存在。
它和SPP 具有不同的波形形式，都对异常光学透射有贡献。
只不过在不同的波段他们的贡献大小不一样。
在可见光 波段，SPP 的贡献还是主要的。
根据前人的研究，我们可以看到不管持何种解释， SPP 在异常透射现象中的贡献是不容 置疑。
因此了解SPP 的激发性质对于理解异常透射现象有很大帮助。
图3.27Ebbesen 等报道的金属孔阵结构和异常光学透射现象 （三）光栅光谱仪的工作原理异常透射现象的研究的基本实验手段就是光谱测量，其中光谱仪是必不可少的实验设备。
本实验说要用到的是日本产的ANDO AQ-6315A 光栅光谱仪。
下面就光栅光谱仪的工作原理 做一些简要介绍。
光谱仪是光谱分析方法的关键设备， 它是通过光栅分光来获取单色波长光信号的。
当- 束复合光线进入光谱仪的入射狭缝， 首先由光学准直镜准直成平行光，再通过衍射光栅色散 为分开的波长（颜色）。
利用不同波长离开光栅的角度不同，由聚焦反射镜再成像于出射狭 缝。
通过电脑控制可精确地改变出射波长。
光栅作为重要的分光器件，它的选择与性能直接影响整个系统的性能。
光栅分为刻划光 栅、复制光栅、全息光栅等。
刻划光栅使用钻石刻刀在途有金属的表面上机械刻划而成；复 制光栅是用母光栅复制而成。
典型的刻划光栅和复制光栅的刻槽是三角形。
全息光栅是由激 光干涉条纹光刻而成， 通常包括正弦刻槽。
刻划光栅具有衍射效率高的特点，全息光栅光谱 范围广，杂散光低，且可做到高光谱分辨率。
反射式衍射光栅是在衬底上周期地刻划很多微细的刻槽， 一系列平行刻槽的间隔与波长 相当，光栅表面涂上一层高反射率金属膜。
光栅沟槽表面反射的辐射相互作用产生衍射和干 涉。
对某波长，在大多数方向消失，只在一定的有限方向出现，这些方向确定了衍射级次。
当光栅刻槽垂直辐射入射平面， 辐射与光栅法线入射角为，衍射角为：，衍射级次为m . d 为刻槽间距，在下述条件下得到干涉的极大值:定义「为入射光线与衍射光线夹角的一半，即 场）/2 ;二为相对与零级光谱位MO UXXf 1.M6芒丹匚3-JLH UG改一 LJ9UQ厂置的光栅角，即v '）/2，得到更方便的光栅方程：m -2d cos「si nv（3.13）从该光栅方程可看出：对一给定方向［，可以有几个波长与级次m相对应的■满足光栅方程。
例如，600nm的一级辐射和300nm的二级辐射、200nm的三级辐射有相同的衍射角。
衍射级次m可正可负。
对相同级次的多波长在不同的r-分布开。
含多波长的辐射方向固定，旋转光栅，改变：•，则在用' I，不变的方向得到不同的波长。
（四）样品制备和测量系统由于微纳加工技术制备的样品区域非常小，通常在几十微米，这要求光学测量系统能够准确定位，并消除杂散信号的干扰。
同时，这也要求样品本身需要一些特殊处理。
图 3.28是实验所用的带掩膜衬底的设计示意图。
我们采用石英衬底上覆有Al掩膜的片子作为样品制备的基底。
图中有大小两类空白区域，小孔区域尺寸在10卩m见方，为加工样品用；大孔尺寸在500卩m见方，主要是测量时定位用。
样品制备：利用离子束溅射沉积一层120nm的Au膜，然后在相应的留空区域内利用聚焦离子束刻蚀（FIB）加工周期孔阵样品。
考虑到光谱仪的探测范围，样品的小孔直径通常为150nm~350nm，周期通常为500~1000nm。
本实验所研究的样品以正方点阵为主，适当会有长方形点阵或六角点阵。
图3.29是针对本实验样品的透射光谱测试光路示意图。
所用光源为75W的卤素灯白光光源，由光纤引出，经光纤耦合器形成平行光束，然后由长焦透镜汇聚至样品区域（长焦是为了保证最终聚焦光束的数值孔径较小，从而可以认为入射光为近准直光）。
然后由另一透镜汇聚透射光束，再通过光纤耦合至光纤光谱仪。
图 3.29中还给出两个格兰-汤姆孙棱镜用于偏振测量使用，入射端的是起偏器，透射端的是检偏器。
另外，考虑到对微区样品位置的精确调节，我们这里设计采用xyz^的四维样品调节台，用于安置样品。
三、实验方法与步骤（一）实验仪器与材料蔡司显微镜：1台光栅光谱仪（AQ-6315A,FC接头）：1台卤钨灯光源（FC接头）：1台石英光纤（FC, SMA转换）：若干Xyz^四维光精度调节台：1套f15、f10双凸透镜：各一个光纤耦合器：2套格兰-汤姆孙棱镜：2个微型计算机：1台已经制备好的微区样品：若干（二）实验方法与操作步骤1. 测试系统的连接与调整（1）检查整条测试光路是否完整。
如不完整，请进行连接。
（2）开启卤钨灯光源。
开启光栅光谱仪。
检查光束情况和聚焦光斑大小和位置。
现系统标准的聚焦光斑直径约为600卩m,若发现光斑明显大于此值应及时汇报，由老师协助调整光纤耦合设备和相关光路。
如果观察到聚焦光斑过弱，也说明光纤耦合有问题，也应报告老师进行光路调整。
（3）开启光栅光谱仪，检查光谱仪工作状态。
通常在能量指示显示，如果不是需加以调整。
（4）背景光源光谱测量。
设置光谱的相关参数，分辨率（R=10 nm）,灵敏度（High1, Scan time=1 ）,波长范围（500~1700nm ）;然后进行光谱扫描。
观察光谱最强值是否达到标准（实验记录本有标准值）。
2. 样品位置的调节（1）开启蔡司显微镜，调节显微镜的倍率，观察所要测量的样品位置，并在记录本上做好标记。
（2）按照显微镜所观察的位置，将样品粗调至聚焦光斑处。
再将光谱设定值连续扫描状态，然后手动调节四维调节台的x 轴和z 轴，边调边观察光谱信号，直至光谱峰值调为最大停止。
3. 微区样品的透射光谱的测量（1）开启计算机，启动控制软件。
按照软件操作流程重新设置光谱仪。
然后进行光谱测量，并记录光谱数据。
（2）计算样品实际面积与聚焦光斑的比值，根据下式计算样品的透射谱。
透射率=（样品信号强度/ 光源背景强度）/比值（3）重回实验方法与操作步骤，进行下一个样品的测量。
四、思考与讨论1. 通过系列样品透射谱的测量，讨论透射峰的位置和形状与样品结构参数的依赖关系2. 通过实验结果的分析，阐述该金属孔阵列结构被称为亚波长光栅的含义3. 试探讨此类亚波长金属光栅在科学研究和工程上应用的可能性。
参考文献[1] Maier S. Plasmonic: Fundamental and Application. New York: Springer, 2007[2] Ebbesen T W, Lezee HJ, Ghaemi HF, et al. Extraordinary optical transmission through sub-wavelength hole arrays. Nature, 1998, 391（6668）: 667-669[3] Liu H T, Lalanne P. Microscopic theory of the extraordinary optical transmission. Nature, 2008, 452 （6762）: 728-731。