1.2 激发SPW的光学耦合装置

利用光波激发SPW的条件是：光波沿界面的波矢分量kx和SPW沿界面的传播常数kSP匹配，而 SPW 的色散曲线位于真空中电磁波色散曲线的右侧，如图1.2所示。其中，ωp为辐射电磁波通过金属的角频率，kp为辐射电磁波通过金属的波矢，～代表量级相当。由于空气中的光波无法在介质-空气界面和SPW耦合，即无法激发SPW，因此需要借助特定的耦合装置增加电磁波沿界面的波矢分量，以实现光波对 SPW 的激发。当激发实现时，光波的能量转移到SPW 中并表现为反射光强度的下降。在激发效率最高时，反射光强度达到最小值，并产生SPR现象。

图1.2 SPW的色散曲线

图1.2中的直线为真空中电磁波的色散曲线，直线左侧的虚线为电磁波通过金属且为辐射波的色散曲线，直线右侧的实线为介质是空气时金属表面SPW的色散曲线，直线右侧的虚线为金属表面介质的介电常数大于1时SPW的色散曲线。

1902年，Wood RW利用SPR激发理论首次解释了光栅表面的反常衍射现象[11]。在Fano U等人研究反常衍射现象激发条件的基础上[12-15]，20世纪60年代末，Kretschmann E等人[16]和Otto A[17]设计了利用衰减全反射（Attenuated Total Reflection，ATR）激发SPR的装置，从此大量的科研人员致力于开发与SPR相关的很多新型实验技术和新型检测方法，并基于这些技术和方法成功研发了各种商品化的 SPR 传感器。到目前为止，激发 SPR 现象的光学耦合装置主要有棱镜、光波导及光栅。