Розсіяння світла на шорсткій поверхні кварцу синусоїдальної форми, покритої тонким шаром золота
Анотація
Описана чисельна процедура розрахунку розсіяння світла на шорсткій поверхні кварцу, покритої тонким шаром золота. Використано кінцево-елементний підхід для розв’язку двовимірного векторного рівняння Гельмгольця. Профіль межі розділу «кварц – вакуум» вибраний у формі синусоїдальної поверхні. Показано, що при освітленні даної поверхні з боку кварцу при умові повного внутрішнього відбиття світла, коли середньоквадратичне відхилення d шорсткості незначне (d<10 нм), були отримані наступні результати: (а) потоки енергії, спричинені падаючою хвилею, суттєво збурюються тільки поблизу цієї поверхні; (б) в залежності від фази падаючої хвилі її гребінь змінює своє положення уздовж границі розділу; (в) величина даного гребеня в області виступів має значно більші значення, ніж в області западин; (г) енергія хвилі, яка розсіюється на тонкій плівці золота, в далекій зоні розсіяння значно менша, ніж енергія падаючої хвилі; (д) при збільшенні довжини кореляції шорсткої поверхні кварцу контрастність напруженості еванесцентного поля зменшується; (ж) у випадку, коли не виконуються умови існування поверхневого плазмонного резонансу, згадана контрастність практично не залежить від довжини падаючої хвилі
Посилання
1. Zolotarev V.M. Polnoe vnutrennee otrashenie. Fizitcheskaya entsiklopedia. V.4. (Moscow: Bolshaya Rosiyskaya entsiklopedia, 1994). [in Russian].
2. Shestopalov V.D., Yatsuk K.P. Metodi izmereniya dielektritcheskix pronitsaemostei vestchestva na sverxvisokix tchastotax. UFN. 1961. 74(4): 721. [in Russian]. https://doi.org/10.3367/UFNr.0074.196108e.0721
3. Arma C. From light scattering to the microstructure of thin-film multilayers. Appl. Opt. 1993. 32(28): 5481. https://doi.org/10.1364/AO.32.005481
4. Volakis J.L., Cbatterjee A., Kempel L.C. Finite Element Method for Electromagnetics. (IEEE Press, 1998). https://doi.org/10.1109/9780470544655
5. Johnson P.W., Christy R.W. Optical Constants of the Noble Metals. Phys. Rev. B. 1972. 6(12): 4370. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.6.4370
6. Jin J. The Finite Element Method in Electromagnetics. Second Edition. (New York: Wiley, 2002).
7. Chew W.C., Weedon W.C. A 3D perfectly matched medium from modified Maxwell's equations with stretched coordinates. Microwave Opt. Technol. Lett. 1994. 7: 599. https://doi.org/10.1002/mop.4650071304
8. Sacks Z.S., Kingsland D.M., Lee R., Lee J.F. A perfectly matched anisotropic absorber for use as an absorbing boundary condition. IEEE Trans. Antennas Propag. 1995. 43(12): 1460. https://doi.org/10.1109/8.477075
9. Raether H. Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings. (Springer-Verlag, 1988). https://doi.org/10.1007/BFb0048317
10. Novotnii L., Xext B. Osnovi nanooptiki. (Moscow: Fizmatlit, 2009) [in Russian].
11. Quinten M. Optical Properties of Nanoparticle Systems: Mie and Beyond. (Willey: VCH Verlag&Co. KGaA, Weinhein, 2011). https://doi.org/10.1002/9783527633135
12. Adams M. Vvedenie v teoriyu opticheskix volnovodov. (Moscow: Mir, 1984). [in Russian].