Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Felületi plazmonok optikai vizsgálata Előadók: Balla Péter Kocsis Vilmos Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Fizika Tanszék Optikai spektroszkópia.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Felületi plazmonok optikai vizsgálata Előadók: Balla Péter Kocsis Vilmos Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Fizika Tanszék Optikai spektroszkópia."— Előadás másolata:

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

2 2 Tartalom Egy Dresdeni templom rózsaablaka, Wiki J. R. Sambles, Contemporary Physics 32, 3, (1991) A. Otto, Zeitschrift für Physik 216, (1968) W. L. Barnes, Nature 424, 824 (2003) Bevezetés Megoldás a Maxwell egyenletekkel Plazmonok tulajdonságai Alkalmazások

3 Impulzus: R: x-irányban megmarad, z-ben előjelet vált Új közegben: Amikor: 3 J. R. Sambles, Contemporary Physics 32, 3, (1991) W. L. Barnes, Nature 424, 824 (2003) Ismétlés TH p-polarizált Időben, térben oszcilláló, propagáló töltéseloszlás z-irányban lecsengő tér

4 4 J. R. Sambles, Contemporary Physics 32, 3, (1991) Részletes leírás TH p-polarizált fém:2 dielektrikum:1 Maxwell+határfeltételek+”alak”: 1→2: változatlan 1→2: változik Továbbá elhaló hullámok: ellentétes előjelűek (diel. áll. miatt) újabb feltétel:

5 5 TH p-polarizált fém:2 dielektrikum:1 újabb feltétel: Van disszipáció a fémben: propagál végtelen úthosszal J. R. Sambles, Contemporary Physics 32, 3, (1991)

6 6 A. Otto, Zeitschrift für Physik 216, (1968) x irányban harmonikus megoldás, |z|-ben elhaló: Diszperziót implicit egyenlet adja meg (z=0 határfeltétel, H y ): Szabad EG: Vákuum-szabad elektron gáz határfelület z-irányban nincs kibocsájtott sugárzás (non-radiative SPW) felületi töltések fázissebessége: 1 2 nincs csatolás

7 7 A. Otto, Zeitschrift für Physik 216, (1968) Kell egy köztes határréteg (spacer), melyre: nincs gerjesztés SPW-k max fázissebessége, ezt csak a (közvetlenül) felette levő dielektrikum határozza meg Gerjesztés feltétele: gyakorlatban a törésmutatók adottak, és α-t változtatják α c és 90° között gerjeszthető SPW-k spacer layeres eset spacer layer nélkül

8 8 A. Otto, Zeitschrift für Physik 216, (1968) Konkrét mérési elrendezés (p-polarizált): p-p mérés hullámhossz nő => α csökken d nő rezonanciák keskenyednek ELM: csillapítások:= sugárzás + belső van egy d max, aminél az absz. maximális: fény energiája rezonancia helye

9 9 Egyéb tulajdonságok: J. R. Sambles, Contemporary Physics 32, 3, (1991) Kretschmann-Raether módszer Anyagfüggő (zafír prizma, n=0.766) Optikai Gap 1.00 µm 0.75 µm 0.5 µm λ=632 nm Permittivitás mérhető plazmonokkal

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 ! J. R. Sambles, Contemporary Physics 32, 3, (1991) p s

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 J. R. Sambles, Contemporary Physics 32, 3, (1991) R pp R ss R pp p-pol. s-pol.

12 R ps 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 ! J. R. Sambles, Contemporary Physics 32, 3, (1991)

13 Alkalmazások 13 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 jelElektromos jel J. R. Sambles, Contemporary Physics 32, 3, (1991) W. L. Barnes, Nature 424, 824 (2003)

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

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

16 Elektro-optikai átalakító µm 40 nm W. L. Barnes, Nature 424, 824 (2003) Szabad úthossz:

17 Bragg-reflektor 17 W. L. Barnes, Nature 424, 824 (2003) Gap a felületi plazmonok sávszerkezetében: Általánosan: optikai vezetőkben többrétegű visszaverő közeg, hullámhossz szelektív fényvisszaverés. stopband: λ o, Δλ széles sáv VCSEL (LD)

18 Lyuk „mátrixok” 18 W. L. Barnes, Nature 424, 824 (2003)

19 19 A. Otto, Zeitschrift für Physik 216, (1968) Kell egy köztes határréteg (spacer), melyre: nincs gerjesztés SPW-k max fázissebessége (ezt csak a dielektrikum határozza meg) Gerjesztés feltétele: gyakorlatban a törésmutatók adottak, és α-t változtatják αc és 90° között Momentumok nyelvén: A z-irányban elhaló tér impulzusa: Totális refelxió esetén: A dielektrikumban terjedő tér impulzusa nagyobb, ezért az impulzust ad át a fémben elhaló térnek és a töltéseloszlásnak. A csatolás erőssége arányos az impulzuskülönbséggel:


Letölteni ppt "Felületi plazmonok optikai vizsgálata Előadók: Balla Péter Kocsis Vilmos Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Fizika Tanszék Optikai spektroszkópia."

Hasonló előadás


Google Hirdetések