1 / 18

Felületi plazmonok optikai vizsgálata

Felületi plazmonok optikai vizsgálata. Előadók: Balla Péter Kocsis Vilmos. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Fizika Tanszék Optikai spektroszkópia szeminárium, 2012 április 19. Tartalom. Bevezetés. Megoldás a Maxwell egyenletekkel. Plazmonok tulajdonságai. Alkalmazások.

miyoko
Télécharger la présentation

Felületi plazmonok optikai vizsgálata

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Felületi plazmonok optikai vizsgálata Előadók:Balla Péter Kocsis Vilmos Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Fizika Tanszék Optikai spektroszkópia szeminárium, 2012 április 19.

  2. Tartalom • Bevezetés • Megoldás a Maxwell egyenletekkel • Plazmonok tulajdonságai • Alkalmazások Egy Dresdeni templom rózsaablaka, Wiki J. R. Sambles, ContemporaryPhysics32, 3, 173-183 (1991) A. Otto, ZeitschriftfürPhysik216, 398-410 (1968) W. L. Barnes, Nature424, 824 (2003)

  3. Impulzus: R: x-irányban megmarad, z-ben előjelet vált Új közegben: Amikor: Ismétlés TH p-polarizált Időben, térben oszcilláló, propagáló töltéseloszlás z-irányban lecsengő tér J. R. Sambles, ContemporaryPhysics32, 3, 173-183 (1991) W. L. Barnes, Nature424, 824 (2003)

  4. Részletes leírás dielektrikum:1 fém:2 TH p-polarizált 1→2: változik 1→2: változatlan Maxwell+határfeltételek+”alak”: Továbbá elhaló hullámok: ellentétes előjelűek (diel. áll. miatt) újabb feltétel: J. R. Sambles, ContemporaryPhysics32, 3, 173-183 (1991)

  5. dielektrikum:1 fém:2 propagál végtelen úthosszal újabb feltétel: TH p-polarizált Van disszipáció a fémben: J. R. Sambles, ContemporaryPhysics32, 3, 173-183 (1991)

  6. 1 2 x irányban harmonikus megoldás, |z|-ben elhaló: Vákuum-szabad elektron gáz határfelület Diszperziót implicit egyenlet adja meg (z=0 határfeltétel, Hy): • z-irányban nincs kibocsájtott sugárzás (non-radiative SPW) • felületi töltések fázissebessége: Szabad EG: nincs csatolás A. Otto, ZeitschriftfürPhysik216, 398-410 (1968)

  7. nincs gerjesztés SPW-kmax fázissebessége, ezt csak a (közvetlenül) felette levő dielektrikum határozza meg Kell egy köztes határréteg (spacer), melyre: Gerjesztés feltétele: spacerlayeres eset gyakorlatban a törésmutatók adottak, és α-t változtatják αc és 90° között spacerlayer nélkül gerjeszthető SPW-k 1 1 2 2 A. Otto, ZeitschriftfürPhysik216, 398-410 (1968)

  8. Konkrét mérési elrendezés (p-polarizált): • p-p mérés • hullámhossz nő => α csökken • d nő rezonanciák keskenyednek • ELM: csillapítások:= sugárzás + belső • van egy dmax, aminél az absz. maximális: fény energiája rezonancia helye A. Otto, ZeitschriftfürPhysik216, 398-410 (1968)

  9. Egyéb tulajdonságok: Anyagfüggő (zafír prizma, n=0.766) λ=632 nm Optikai Gap Kretschmann-Raether módszer 1.00 µm Permittivitás mérhető plazmonokkal 0.75 µm λ=632 nm 0.5 µm J. R. Sambles, ContemporaryPhysics32, 3, 173-183 (1991)

  10. Egyéb tulajdonságok: • mérés feldurvított felületen: lesz olyan Fourier komponense a felületnek, amely becsatolja a kívülről jövő sugárzást (különböző beesési szögek fordulnak elő) ↔ nehezen reprodukálható • mérés szinuszos rácson: nincs transzláció invariancia → csak a kváziimpulzus marad meg: • kis amplitúdó: a SPW-k impulzusa nem tér el a sík esethez képest: • átlós irányban hozunk létre SPW-ket • →az elektromos térerősség nem korlátozódik a beesés síkjára: s ↔ p ! p s J. R. Sambles, ContemporaryPhysics32, 3, 173-183 (1991)

  11. Egyéb tulajdonságok: • mérés feldurvított felületen: lesz olyan Fourier komponense a felületnek, amely becsatolja a kívülről jövő sugárzást (különböző beesési szögek fordulnak elő) ↔ nehezen reprodukálható • mérés szinuszos rácson: nincs transzláció invariancia → csak a kváziimpulzus marad meg: • kis amplitúdó: a SPW-k impulzusa nem tér el a sík esethez képest: • átlós irányban hozunk létre SPW-ket Rpp Rpp p-pol. s-pol. Rss Rss J. R. Sambles, ContemporaryPhysics32, 3, 173-183 (1991)

  12. Egyéb tulajdonságok: • mérés feldurvított felületen: lesz olyan Fourier komponense a felületnek, amely becsatolja a kívülről jövő sugárzást (különböző beesési szögek fordulnak elő) ↔ nehezen reprodukálható • mérés szinuszos rácson: nincs transzláció invariancia → csak a kváziimpulzus marad meg: • kis amplitúdó: a SPW-k impulzusa nem tér el a sík esethez képest: • átlós irányban hozunk létre SPW-ket • →az elektromos térerősség nem korlátozódik a beesés síkjára: s ↔ p ! Rps J. R. Sambles, ContemporaryPhysics32, 3, 173-183 (1991)

  13. Alkalmazások • dielektromos állandó mérése (főleg kis változások) • kémiai szennyeződés • rétegvastagság (pl. Ag rétegen növesztett szulfid) • szerves rétegek növesztése során in-situ vizsgálat • antigén protein filmek vizsgálata (csak bizonyos antitesteket kötnek meg) • folyadékkristályok elrendeződése • mikroszkópia: fém hordozóra növesztett diel. kis vastagságváltozásai → nagy reflektivitás változás • magneto-optikai effektus erősítése • elektro-optikai átalakítók, detektorok • nm skálájú! optikai jelet fókuszálja Optikai jel Elektromos jel J. R. Sambles, ContemporaryPhysics32, 3, 173-183 (1991) W. L. Barnes, Nature424, 824 (2003)

  14. Felületi plazmonok által erősített magneto-optika: Vastag Co (~6nm): easy-axis (z) Vékony Co (~1nm): easy-plane (xy) C. Hermann et al., PRB, 64 235422

  15. Felületi plazmonok által erősített magneto-optika: C. Hermann et al., PRB, 64 235422

  16. Elektro-optikai átalakító Szabad úthossz: 40 nm 2.5 µm W. L. Barnes, Nature424, 824 (2003)

  17. Gap a felületi plazmonok sávszerkezetében: Bragg-reflektor • Általánosan: optikai vezetőkben többrétegű visszaverő közeg, hullámhossz szelektív fényvisszaverés. • stopband: λo, Δλ széles sáv • VCSEL (LD) W. L. Barnes, Nature424, 824 (2003)

  18. Lyuk „mátrixok” W. L. Barnes, Nature424, 824 (2003)

More Related