Ekstraordinær optisk overføring - Extraordinary optical transmission

Interferensmønster for doble spalter, hvor spaltebredden er en tredjedel av bølgelengden.

Ekstraordinær optisk overføring ( EOT ) er fenomenet sterkt forbedret overføring av lys gjennom en subbølgelengdeåpning i en ellers opak metallisk film som har blitt mønstret med en regelmessig gjentatt periodisk struktur. Vanligvis når lys med en viss bølgelengde faller på en underbølgelengdeåpning, blir det isotropt diffraktert i alle retninger jevnt, med minimal fjernfeltoverføring . Dette er forståelsen fra klassisk blenderåpningsteori som beskrevet av Bethe . I EOT muliggjør imidlertid den regelmessig gjentatte strukturen mye høyere overføringseffektivitet, opptil flere størrelsesordener større enn den som er forutsagt av klassisk blenderåpningsteori. Det ble først beskrevet i 1998.

Dette fenomenet som ble analysert fullt ut med en mikroskopisk spredningsmodell, tilskrives delvis tilstedeværelsen av overflateplasmonresonanser og konstruktiv interferens . Et overflateplasmon (SP) er en kollektiv eksitasjon av elektronene i krysset mellom en leder og en isolator og er en av en serie interaksjoner mellom lys og en metalloverflate kalt Plasmonics .

Foreløpig er det eksperimentelt bevis for EOT utenfor det optiske området. Analytiske tilnærminger forutsier også EOT på perforerte plater med en perfekt ledermodell . Hull kan noe etterligne plasmoner i andre regioner i det elektromagnetiske spekteret der de ikke eksisterer. Deretter er plasmonbidraget en veldig spesiell egenart ved EOT-resonansen og bør ikke tas som hovedbidrag til fenomenet. Nyere arbeid har vist et sterkt bidrag fra overlappende unnvikende bølgekobling , noe som forklarer hvorfor overflateplasmonresonans forbedrer EOT-effekten på begge sider av en metallfilm ved optiske frekvenser, men står for overføringen av terahertz-området.

Enkle analytiske forklaringer på dette fenomenet er utdypet, og understreket likheten mellom matriser av partikler og matriser av hull, og fastslått at fenomenet domineres av diffraksjon .

applikasjoner

EOT forventes å spille en viktig rolle i opprettelsen av komponenter i effektive fotoniske integrerte kretser (PIC). Fotoniske integrerte kretser er analoge med elektroniske kretser, men er basert på fotoner i stedet for elektroner.

Et av de mest banebrytende resultatene knyttet til EOT er muligheten for å implementere et venstrehåndet metamateriale (LHM) ved ganske enkelt å stable hullarrays.

EOT-basert kjemisk og biologisk sensing (for eksempel forbedring av ELISA-basert antistoffdeteksjon) er et annet viktig forskningsområde. I likhet med i en tradisjonell overflateplasmonresonanssensor , varierer EOT-effektiviteten med bølgelengden til det innfallende lyset og verdien av den in-plan bølgefigurkomponenten. Dette kan utnyttes som et middel for å transdusere kjemiske bindingshendelser ved å måle en endring i den lokale dielektriske konstanten (på grunn av binding av målarten) som et skifte i den spektrale plasseringen og / eller intensiteten til EOT-toppen. Variasjon av hullgeometrien endrer den spektrale plasseringen av EOT-toppen slik at de kjemiske bindingshendelsene kan oppdages optisk ved en ønsket bølgelengde. EOT-basert sensing gir en viktig fordel i forhold til en SPR-kjemisk sensor i Kretschmann-stil, det å være en iboende nanometer-mikrometer-skalaenhet; det er derfor spesielt mottakelig for miniatyrisering.

Referanser