Поверхностный плазмон разрыва
( Поверхностный плазмон щели или щелевой плазмон) представляет собой направленную электромагнитную волну , распространяющуюся в прозрачной среде, расположенной между двумя чрезвычайно близкими металлическими областями. Распространение в зазоре между металлами заставляет свет частично распространяться внутри металлических областей. [ 1 ] вызывая замедление разрывного плазмона.
Скорость щелевого плазмона можно модулировать, изменяя толщину щели даже на несколько нанометров.
Разрыв-плазмон — управляемая мода, решение уравнений Максвелла без источника. Это форма, при которой свет распространяется внутри чрезвычайно тонкого зазора между двумя металлами (одинаковой или разной природы). Будучи щелевым плазмоном, электромагнитная волна может распространяться в четыре-пять раз медленнее, чем в вакууме. Такой управляемый режим существует только для параллельных интерфейсу магнитных полей (p-поляризация). Расстояние между металлическими участками обычно должно быть меньше 50 нм, чтобы заметно замедлить управляемую моду. На самом деле плазмон GAP частично распространяется внутри металла: поле плазмона GAP проникает в металл на глубину обычно 25 нм, называемую глубиной скин-слоя. Медленная управляемая мода имеет короткую эффективную длину волны и, следовательно, очень большой волновой вектор (обозначается как kx, когда волна распространяется вдоль оси Ox). По мере уменьшения толщины диэлектрической области щелевой плазмон замедляется металлом, и его эффективный индекс (а также волновой вектор) увеличивается, а эффективная длина волны уменьшается.
Устройства на основе щелевого плазмона, такие как резонаторы, имеют типичный размер порядка эффективной длины волны. Резонаторы щелевых плазмонов обычно имеют меньший размер по сравнению с длиной волны света в вакууме. Такая миниатюризация особенно востребована в плазмонике .
Приложения
[ редактировать ]- Щелевые плазмонные резонаторы:
Их можно получить путем самосборки химически синтезированных нанокубов или методом литографии. Плазмонный резонатор GAP представляет собой полость для направленной моды: волна отражается туда и обратно внутри резонатора.
Такие структуры (см. рисунок) имеют очень малый объем по сравнению с длиной волны вакуума (что позволяет достичь очень важного эффекта Парселла). Такие резонаторы затем можно использовать для проектирования метаповерхностей, изготовления отражающих голограмм или для субволновой цветной печати.
Пример: химически синтезированные нанокубы серебра на слое золота, разделенном полимером (см. рисунок).
- Электрооптические модуляторы [ 2 ] :
Электрооптические модуляторы предназначены для модуляции светового сигнала, т.е. они модулируют характеристики светового луча (такие как его длина волны, состояние поляризации или интенсивность) для кодирования сигнала. Модуляторы на основе щелевых плазмонов являются самыми маленькими из существующих модуляторов. [ 3 ] Потери уменьшаются благодаря небольшому размеру. Они работают в широком диапазоне частот. Действительно, верхний предел частоты таких устройств в настоящее время недосягаем для электронных измерительных приборов.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Рабих, Аджиб (апрель 2019 г.). «Энергетическая точка зрения в плазмонике» (PDF) . Журнал Оптического общества Америки Б. 36 (4): 1150. arXiv : 1904.02607 . Бибкод : 2019JOSAB..36.1150A . дои : 10.1364/JOSAB.36.001150 . S2CID 102353260 .
- ^ «Электрооптический модулятор» , Arc.Ask3.Ru , 13 ноября 2021 г. , получено 14 декабря 2021 г.
- ^ Хаффнер, Кристиан; Хени, Вольфганг; Федоришин Юрий; Йостен, Арне; Бауэрле, Бенедикт; Хессбахер, Клаудия; Саламин, Янник; Кох, Ули; Дордевич, Никола; Музель, Пол; Бонжур, Ромен (декабрь 2016 г.). «Плазмонные органические гибридные модуляторы — масштабирование высокоскоростной фотоники до микромасштаба» . Труды IEEE . 104 (12): 2362–2379. дои : 10.1109/JPROC.2016.2547990 . hdl : 20.500.11850/117058 . ISSN 1558-2256 . S2CID 7139146 .