表面等离极化激元

激发

SPP可以通过电子和光子激发。电子激发方法将电子加速并射入金属体中，这一过程伴随着能量从电子到金属等离子体的转移。平行于金属表面的散射分量导致了表面等离极化激元的形成。

对于激发表面等离极化激元的光子，两者必须具有相同的频率和动量。然而，由于不同的色散关系（见下文），对于给定的频率，自由空间光子的动量比等离激元更小。这种动量的不匹配是由于来自空气的自由空间光子不能直接耦合激发表面等离极化激元的原因。同样的原因，光滑金属表面上的极化激元不能将能量通过自由空间光子的形式发射到电介质中（如果电介质是均匀的话）。这种不兼容性与全反射类似。
尽管如此，光子与SPP的耦合可以通过使用耦合介质来实现，例如光学棱镜或光栅来匹配光子和SPP的波矢（从而匹配它们的动量）。棱镜可以靠Kretschmann配置中的薄金属膜定位，或者非常接近Otto配置中的金属表面（图1）。光栅耦合器通过增加波矢的平行分量来实现匹配（图2）。该方法虽然不经常使用，但对于理论上理解表面表面粗糙度的影响至关重要。此外，金属表面上的孤立缺陷，例如在平坦表面上的凹槽，狭缝或波纹，提供了自由空间辐射和表面等离极化激元交换能量并相互耦合的机制。