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, 173-183 (1991) A. Otto, Zeitschrift für Physik 216, 398-410 (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, 173-183 (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, 173-183 (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, 173-183 (1991)

6 6 A. Otto, Zeitschrift für Physik 216, 398-410 (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, 398-410 (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 1 2 1 2 gerjeszthető SPW-k spacer layeres eset spacer layer nélkül

8 8 A. Otto, Zeitschrift für Physik 216, 398-410 (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, 173-183 (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, 173-183 (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, 173-183 (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, 173-183 (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, 173-183 (1991) W. L. Barnes, Nature 424, 824 (2003)

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

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

16 Elektro-optikai átalakító 16 2.5 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, 398-410 (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: 1 2 1 2 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