Оптические антенны на основе диэлектрических наночастиц

• Автор: Краснок, Александр Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Принципы действия и основные характеристики оптических антенн
1.1 Введение
1.2 Основные характеристики оптических паноантенн
1.3 Металлические ианоантенны
1.4 Гибридные наноантенны
1.5 Нелинейные оптические наноантенны
2 Оптические свойства диэлектрических наночастиц. Оптическая антенна источник Гюйгенса
2.1 Оптические свойства диэлектрических наночастиц
2.2 Наноантенна источник Гюйгенса
3 Нелинейная металло-диэлектрическая наноантенна
3.1 Теоретическая модель нелинейной наноантенны
3.2 Результаты и обсуждение
4 Наноантенна Яги-Уда на основе диэлектрических наночастиц
4.1 Модель диэлектрической антенны Яги-Уда
4.2 Экспериментальная верификация диэлектрической нано-
антенны Яги-Уда в микроволновой области частот
5 Сверхнаправленные диэлектрические наноантенны
5.1 Понятие сверхнаправленности

5.2 Диэлектрическая свсрхнаправленная наноантенна
5.3 Эффект поворота луча
5.4 Экспериментальная верификация в микроволновой области частот
Заключение
Список литературы

Введение
Традиционно в области оптических длин волн управление электромагнитным полем происходит посредством линз, оптических волноводов, дифракционных элементов, то есть приборов, размеры которых гораздо больше длины волны управляемого излучения. С другой стороны, управление электромагнитным излучением в радио и СВЧ диапазонах с помотцыо антенн, то есть приборов, сравнимых с длиной волны, является устоявшейся техникой. Несмотря на важность оптического диапазона частот, конкретные конструкции наноантенн и их практическая реализация стали обсуждаться совсем недавно. Это обусловлено тем, что характерные размеры оптической антенны определяются рабочей длиной волны излучения, что составляет сотни нанометров, поэтому возникает технологическая проблема воспроизведения объекта такого размера с наиометровой точностью.
Приемной наноантенной называют устройство, которое способно эффективно преобразовывать падающий свет (излучение оптических частот) в сильно локализованное эванесцснтнос поле [1,2]. Передающая наноантенна, наоборот, преобразует сильно локализованное поле оптических частот, созданное некоторым слабоизлучающим источником, в свободное излучение. Под сильно локализованным полем подразумевается электромагнитное поле, сконцентрированное в области малого по сравнению с длиной волны размера. Область, в которой сконцентрировано сильно локализованное поле, может быть субволновой во всех трех измерениях. В этом случае говорят о сильно локализованном ближнем поле, причем энергия такого поля является запасенной и не распростра-

ответственно структура рассматриваемой в работе задачи и результаты численного моделирования этой системы. Результатами являются эффективность излучения и фактор Пёрселла в системе плазмонного монополя взаимодействующего с квантовой точкой в зависимости от их взаимного расстояния. Из этих данных следует быстрое уменьшение эффективности излучения системы с увеличением расстояния от точки до поверхности монополя.
Плазмонные димерные наноантенны. Дипольные наноантенны.- К димерным наноантеннам относят обычно такие, которые работают на принципе сильной локализации поля в зазоре между двумя металлическими наночастицами. Среди всех таких наноантенн принято особо выделять два подкласса: дипольные наноантенны и наноантенны "галстук-бабочка которые будут рассмотрены в следующем разделе. В этом разделе мы подробнее остановимся на дипольных антеннах, а так же проведём сравнение параметров их работы с параметрами монопольных наноантенн.
Дипольные антенны в радио- и микроволновой областях применяются повсеместно в качестве собственно антенн, а так же в качестве эталонов для исследования характеристик различных излучателей. Они зани-
Рис. 1.7: Коэффициент усиления локального поля и эффективность излучения в системе плазмонного монополя, взаимодействующего с квантовой точкой в зависимости от их взаимного расстояния. Из работы [16]