스핀 독립 플라즈몬 렌즈

초록

반원형 플라즈몬 렌즈의 경우 나선 위상은 스핀 의존 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP) 집속의 기원입니다. 스핀 의존 나선 위상과 다른 나선 위상 또는 Pancharatnam-Berry 위상의 균형을 조정하여 여기 광의 스핀 상태와 독립적인 SPP 포커싱을 실현했습니다. SPP에 대한 Huygens-Fresnel 원리와 수치 시뮬레이션을 기반으로 한 분석은 SPP 초점의 위치, 강도 및 프로파일이 서로 다른 스핀 상태에서 정확히 동일함을 증명합니다. 더욱이, 스핀 독립적인 SPP 포커싱은 반경, 중심각 및 반원 슬릿의 형태의 변화에 영향을 받지 않습니다. 이 연구는 스핀 의존성 SPP 장치의 메커니즘을 추가로 드러낼 뿐만 아니라 스핀 상태가 SPP 분야에 미치는 영향을 극복하기 위한 효과적인 접근 방식을 제공합니다.

소개

3차원(3D) 자유 공간에서 광학 렌즈는 초점, 이미징, 광학 푸리에 변환(FT)과 같은 빛의 흐름을 성형하는 데 필수적인 역할을 합니다. 그러나 기존 렌즈의 고유한 한계도 점차 드러나고 있습니다. 빛의 회절로 인해 초점의 최대 절반에서 가로 전체 너비는 파장 λ의 절반 이상입니다. /(2n 죄 α ), 초해상도 리소그래피 및 현미경의 실현을 방해합니다[1,2,3]. 전면 초점면과 후면 초점면 사이의 광학적 FT 관계에서 변환 속도는 렌즈의 두께와 초점 거리에 따라 제한됩니다[4]. 무엇보다도 빛의 파장에 비해 렌즈의 부피는 점진적인 위상 축적을 달성하기 위해 사용되는 곡면 때문에 부피가 크다[5,6,7]. 이는 연구 및 응용 분야에서 소형 및 통합 광학 장치에 대한 증가하는 수요와 양립할 수 없습니다[8,9,10].

2차원(2D) 금속/유전체 계면을 따라 전파하는 포논과 전자 진동의 하이브리드 모드인 표면 플라즈몬 폴라리톤(SPP)은 위의 한계를 극복하는 효과적인 도구가 될 수 있습니다[11,12,13,14,15,16, 17]. 하위 파장 기능을 사용하면 SPP를 하위 파장 지점에 쉽게 초점을 맞출 수 있습니다[18,19,20,21]. 반원형 슬릿 플라즈모닉 렌즈는 3차원 공간에서 광학 렌즈의 대응물로서 SPP 필드의 초점을 맞출 뿐만 아니라 2차원 평면에서 훨씬 빠른 속도로 SPP FT를 수행합니다[4]. 또한 SPP를 효과적으로 여기시키기 위해 슬릿의 폭은 입사광의 파장보다 작습니다. 그럼에도 불구하고 반원형 슬릿에 의해 생성된 SPP의 집속은 입사광의 스핀 상태에 크게 의존한다[22,23,24,25]. 왼쪽 원형 편광(LCP) 및 오른쪽 원형 편광(RCP) 입사광의 경우 SPP의 초점은 자유 공간에서 원형 편광의 초점과 구별되는 스핀 종속 가로 이동을 경험합니다. 2008년 Hasman et al.의 스핀 의존형 반원형 SPP 렌즈 연구 이후 [22,23,24], 스핀 의존적 SPP 포커싱을 달성하기 위해 다양한 메커니즘이 제안되었다[26,27,28]. 기본 원리는 하위 파장 슬릿의 방향 각도를 조정하여 수행되는 스핀 종속 위상 분포에 의존합니다. 또한, 스핀 의존 SPP 여기[29], SPP 소용돌이[30], SPP 홀로그램[31], SPP 베셀 빔[32] 및 SPP 에어리 빔[33]이 시연되었습니다. 전반적으로 스핀 종속 SPP 장치가 광범위하게 연구되었습니다. 여기광의 스핀 상태가 SPP 장치의 기능에 영향을 줄 수 있다는 것은 명백하고 정상적입니다. 단일 서브파장 슬릿 또는 홀에 의해 여기된 SPP조차도 스핀 상태에 의존하기 때문입니다[24, 26, 28, 33]. 그러나 반대로 SPP 필드에 대한 스핀 상태의 영향을 피하고 SPP 렌즈를 스핀 독립형으로 만드는 것이 가능합니까?

반원형 슬릿에 의해 생성된 SPP는 스핀 종속 나선 위상 exp(iσ _± θ ), 스핀 상태 σ _± =± 1은 각각 LCP 및 RCP 광을 나타냅니다[22,23,24,25]. 이 논문에서 우리는 나선형 단계의 영향을 제거하고 스핀 독립적인 SPP 포커싱을 달성하기 위한 전역 접근 방식과 로컬 접근 방식을 제안합니다. 글로벌 접근 방식은 반원형 슬릿을 완전히 처리하고 역 나선 위상을 도입할 수 있는 반대 반원형 슬릿을 추가하여 나선 위상을 상쇄합니다. 반원형 슬릿을 하위 파장 슬릿의 구성으로 간주하면 나선 위상은 슬릿의 방향 각도를 변경하여 조정되는 Pancharatnam-Berry 위상과 국부적으로 균형을 이룰 수 있습니다. 스핀에 독립적인 SPP 포커싱은 SPP에 대한 Huygens-Fresnel 원리와 수치 시뮬레이션으로 분석 및 검증됩니다. 제안된 접근 방식의 견고성은 반경, 중심각 및 반원 슬릿의 모양을 변경하여 테스트합니다. 이전의 스핀 종속 SPP 장치[26,27,28,29,30,31,32,33]와 비교하여 여기 SPP의 초점은 여기 광의 스핀 상태와 독립적이므로 SPP의 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 렌즈.

결과 및 토론

이중 반원 슬릿으로 구성된 스핀 독립형 플라즈몬 렌즈

왼쪽 원형 편광(LCP) 및 오른쪽 원형 편광(RCP) 입사광에 의해 조명된 반원 슬릿 플라즈몬 렌즈의 경우 나선 위상이 0에서 π로 증가합니다. 그림 1b에 개략적으로 표시된 것처럼 시계 반대 방향 및 시계 방향으로 각각. 나선상은 원편광과 이방성 나노크기 구조 사이의 상호작용에 기인한다[23]. 원형편광은 수평편광과 수직편광의 합성으로 π /2 위상차. 두 선형 성분에 의해 여기된 SPP는 sinθ로 표현될 수 있습니다. 및 cosθ , 각각 [25]. 따라서 원형 편광에 의해 생성된 SPP 필드는 sinθ + exp(iσ _± π /2) cos θ =exp(iσ _± θ ). 나선형 위상이 없으면 SPP의 파면은 반원 슬릿 및 SPP 파동 벡터 k와 평행합니다. _sp 반경 방향을 따라 있을 것입니다. 그러나 나선 위상은 나선 파면에 해당하고 SPP 파동 벡터는 그림 1a의 빨간색 및 파란색 화살표로 표시된 방사 방향에서 벗어납니다. 그리고 궁극적으로 나선 위상은 SPP 초점의 가로 이동을 초래합니다[22, 23, 25]. 스핀 독립형 SPP 렌즈를 구현하려면 스핀 제어형 SPP 포커싱의 기원인 스핀 의존형 나선 위상을 제거해야 함은 자명합니다.

<그림>

반원형 슬릿 플라즈몬 렌즈의 개략도(a ) 및 스핀 독립 SPP 렌즈는 두 개의 반원 슬릿(c ). LCP 및 RCP 빛의 조명으로 여기된 SPP는 스핀 종속 나선 단계(b ). 다른 반원형 슬릿을 추가하면 추가 나선 위상이 도입될 수 있으며, r일 때 두 나선 위상이 서로를 상쇄할 수 있습니다. ₁ − r ₂ =λ _sp /2 (d )

추가적인 나선상을 도입하기 위해 또 다른 반원형 슬릿을 추가하는 것이 해결책이 될 수 있습니다. 두 개의 반원형 슬릿이 같은 면에 있을 때 두 나선상은 서로를 상쇄할 수 없습니다. 따라서 반대쪽에 반원형 슬릿을 추가해야 합니다. 그림 1c는 반경 r이 다른 두 개의 반원 슬릿으로 구성된 SPP 렌즈의 구조를 개략적으로 보여줍니다. ₁ 그리고 r ₂ . 왼쪽 및 오른쪽 반원 슬릿을 따라 여기된 SPP 필드는 다음과 같이 상응하게 표현될 수 있습니다.

$$ {E}_{\mathrm{sp}}^{\mathrm{L}}\left({r}_1,\theta \right)=\exp \left(i{\sigma}_{\pm} \theta \right),\left(0\le \theta \le \pi \right), $$ (1) $$ {E}_{\mathrm{sp}}^{\mathrm{R}}\left ({r}_2,\theta \right)=\exp \left(i{\sigma}_{\pm}\theta \right),\left(\pi \le \theta \le 2\pi \right) . $$ (2)

π가 있습니다. 두 개의 반원 슬릿에 의해 생성된 나선상 사이의 위상차. 특히, 반경이 Δr을 만족하는 경우 =r ₁ − r ₂ =λ _sp /2, 카 _sp Δr =π π를 보상할 수 있습니다. 두 나선상 사이의 위상차. 그림 1d에 표시된 것처럼 SPP의 해당 위상은 중심 대칭입니다. 구체적으로 A 지점에서 생성된 SPP의 위상은 ₁ 대칭점 A에서 생성된 SPP의 위상과 동일 ₂ . 그리고 A에 의해 생성된 SPP는 ₁ 그리고 A ₂ 중앙에서 건설적으로 간섭할 것이고 반원형 슬릿을 따라 다른 점들도 마찬가지입니다. 따라서 두 개의 반원 슬릿에 의해 생성된 SPP는 가로 방향 이동 없이 중앙에 집중됩니다. 입사광의 스핀 상태가 변경되면 왼쪽과 오른쪽 나선 위상이 동시에 반전되어 중심 대칭을 유지합니다. 따라서 LCP 및 RCP 빛에 의해 여기된 SPP는 반원의 중심에 집중될 수 있으며, 이는 플라즈몬 렌즈의 스핀 독립 기능을 나타냅니다.

스핀 독립형 플라즈몬 렌즈의 성능은 SPP에 대한 Huygens-Fresnel 원리로 분석적으로 조사됩니다[34, 35]. 극좌표계에서 왼쪽과 오른쪽 반원 슬릿에 의해 생성된 SPP 필드는 각각 다음과 같이 표현될 수 있습니다.

$$ {E}_{\mathrm{sp}}^{\mathrm{L}}\left(\rho, \theta \right)=-\frac{i}{\sqrt{\lambda_{\mathrm{sp }}}}{\int}_0^{\pi}\cos \varphi {E}_{\mathrm{sp}}^{\mathrm{L}}\left({r}_1,\theta \right) \frac{\exp \left({ik}_{\mathrm{sp}}d\right)}{\sqrt{d}}\exp \left( i\pi /4\right){r}_1 d\ 세타, $$ (3) $$ {E}_{\mathrm{sp}}^{\mathrm{R}}\left(\rho, \theta \right)=-\frac{i}{\sqrt{ \lambda_{\mathrm{sp}}}}{\int}_{\pi}^{2\pi}\cos \varphi {E}_{\mathrm{sp}}^{\mathrm{R}}\ left({r}_2,\theta \right)\frac{\exp \left({ik}_{\mathrm{sp}}d\right)}{\sqrt{d}}\exp \left( i\ 파이 /4\right){r}_2 d\theta . $$ (4)

여기서 φ 반경 방향과 SPP 전파 경로 사이의 각도를 나타내며 d 는 2차 소스에서 임의의 점 F까지의 거리입니다. , 그림 1b와 같이. 식 대입 (1) 및 식. (2) 식으로 (3) 및 식. (4) SPP 필드 분포를 얻을 수 있으며 그림 2a-d에 나와 있습니다. 흰색 점선 반원은 반원 슬릿을 나타내며 수평 점선은 SPP 초점의 가로 이동을 명확하게 보여주기 위해 그려집니다. SPP 초점의 가로 방향 이동 방향은 왼쪽 및 오른쪽 반원 슬릿에 대해 항상 반대임을 알 수 있습니다. 스핀 독립형 플라즈몬 렌즈의 경우 SPP 분포는 두 개의 반원형 슬릿에 의해 생성된 SPP 필드의 중첩으로, $ {E}_{\mathrm{sp}}\left(\rho, \theta \right)={E}_{\mathrm{sp}}^{\mathrm{L}}\left(\rho, \theta \right)+{E}_{\mathrm{sp}}^{\mathrm {R}}\left(\rho, \theta\right) $. 따라서 중앙에 있는 SPP의 강도는

$$ {\displaystyle \begin{array}{c}{I}_{s\mathrm{p}}\left(0,\theta \right)={\left|{E}_{\mathrm{sp} }\left(0,\theta \right)\right|}^2={\left|{E}_{\mathrm{sp}}^{\mathrm{L}}\left(0,\theta \right )+{E}_{\mathrm{sp}}^{\mathrm{R}}\Big(0,\theta \Big)\right|}^2\\ {}={I}_{\mathrm{ sp}}^{\mathrm{L}}\left(0,\theta \right)+{I}_{\mathrm{sp}}^{\mathrm{R}}\left(0,\theta \right )+2\sqrt{I_{\mathrm{sp}}^{\mathrm{L}}\left(0,\theta \right){I}_{\mathrm{sp}}^{\mathrm{R} }\left(0,\theta \right)}\cos {\Delta \Phi}_{\mathrm{sp}},\end{array}} $$ (5)

여기서 위상차는 ΔΦ_sp =k _sp (r ₁ − r ₂ ) − π 및 용어 π 왼쪽과 오른쪽 나선 위상의 차이에서 비롯됩니다. 스핀 독립 포커싱을 실현하려면 SPP가 중앙에서 건설적으로 간섭해야 합니다. 따라서 슬릿의 반경은 다음을 만족해야 합니다.

$$ \Delta r=\left(2n+1\right)\frac{\lambda_{\mathrm{sp}}}{2},\left(n=\cdots -2,-1,0,1,2 ,\cdots\right). $$ (6) <그림>

LCP 조명의 경우 SPP는 왼쪽 반원 슬릿(a ) 및 오른쪽 반원 슬릿(b ) 각각 아래쪽과 위쪽으로 이동합니다. RCP 조명 c용 그리고 d , SPP 포커스의 위치가 반대입니다. 이 , f 스핀 독립 플라즈몬 렌즈에 의해 생성된 SPP 초점은 모두 LCP 및 RCP 조명의 중앙에 있습니다. 지 , h SPP 초점의 가로 및 세로 분포

그림 2e와 f에서 볼 수 있듯이 LCP와 RCP 빛에 의해 생성된 SPP 필드는 모두 중앙에 집중되어 있습니다. 입사광의 파장은 632.8 nm이며 SPP의 해당 파장은 λ입니다. _sp Au/air 인터페이스의 경우 606 nm입니다[12, 36]. 왼쪽 및 오른쪽 반원 슬릿의 반경은 5 μm 및 4.697 μm입니다. SPP 초점의 정규화된 가로 및 세로 분포가 추출되고 그림 2g 및 h에서 비교됩니다. 그림 2a-d에서 SPP 초점의 스핀 종속 가로 이동은 사라집니다. LCP 및 RCP 빛에 의해 생성된 SPP 초점의 위치와 프로파일은 정확히 동일하여 스핀 독립형 플라즈몬 렌즈의 가능성을 확인합니다.

FDTD(Finite-Different Time-Domain) 방법을 기반으로 전파 수치 시뮬레이션도 수행됩니다. 매개변수는 Huygens-Fresnel 원리로 분석 계산에 사용된 것과 동일하게 유지됩니다. 그림 3a와 b의 시뮬레이션된 SPP 분포는 분석 결과와 매우 잘 일치합니다. 그림 3c 및 d의 가로 및 세로 분포는 x를 따라 초점의 전체 너비(FWHM)가 - 그리고 y -방향(190 nm 및 260 nm)은 모두 파장의 절반보다 작습니다. SPP 초점의 위치, FWHM 및 강도는 모두 입사광의 스핀 상태와 무관합니다. 반원형 슬릿에 의해 여기된 SPP는 전파 중에 점진적으로 감쇠됩니다. 전파 손실은 금속의 흡수로 인해 발생하며 [11, 12] 복소 유전율(ε)을 사용하여 시뮬레이션에서 고려되었습니다. _금 =− 11.821 + 1.426i ). 따라서 전파 손실은 SPP의 스핀 의존적 포커싱에 영향을 미치지 않습니다. 그림 3 e와 f는 초점 주변의 위상 분포를 보여줍니다. 녹색 점선 화살표로 표시된 것처럼 시계 방향과 반시계 방향의 두 나선형 위상이 서로 균형을 잡아 스핀 독립적인 SPP 포커싱을 유도합니다. 중앙의 평평한 위상은 초점 영역에 해당합니다. 그림 3e와 f에서 SPP의 위상 분포는 여기 광의 서로 다른 스핀 상태에서 다릅니다. 그러나 그것들은 중심 대칭이므로 SPP의 강도 분포도 중심 대칭이어야 합니다. 중심 대칭 요구 사항을 충족하려면 LCP 및 RCP 조명에 의해 생성된 SPP 초점이 모두 중앙에 위치해야 합니다. 따라서 스핀에 독립적인 강도 분포가 반드시 위상 분포가 스핀에 독립적임을 의미하지는 않습니다. 여기에서 스핀 독립이라고 할 때 주로 필드 강도를 나타냅니다.

<그림>

LCP에 의해 생성된 시뮬레이션된 SPP 필드(a ) 및 RCP(b ) 빛. ㄷ , d 해당 가로 및 세로 분포. LCP 및 RCP 조명에 의해 생성된 SPP 초점의 위치와 프로파일은 정확히 동일합니다. 이 , f 초점 주변의 해당 위상 분포. e에서 방향이 반대인 두 나선상 및 f 스핀 독립 SPP 포커싱의 기원인 서로를 상쇄할 수 있습니다.

반경 Δr의 차이에 따른 SPP 분포의 진화 공개됩니다. 반경이 Δr을 만족할 때 =nλ _sp , 두 개의 반원형 슬릿은 0에서 2까지의 나선형 위상이 변하는 하나의 원형 슬릿과 동일합니다.π . Δr 복용 =λ _sp 예를 들어 그림 4a 및 b에 표시된 것처럼 스핀 종속 SPP 와류를 얻을 수 있습니다. 그림 4a와 b의 삽입된 위상 분포는 SPP 소용돌이의 위상 전하가 l임을 보여줍니다. =1 및 l =− 1 LCP 및 RCP 조명 각각. 따라서 분리 Δr 두 개의 반원 슬릿 사이는 플라즈몬 렌즈의 성능에 큰 영향을 미칩니다. 두 나선상은 서로를 상쇄할 수 있으며 스핀 독립적인 SPP 포커싱은 Eq. (6) 만족합니다. 또한 Eq.에 따르면 (6), 슬릿의 반경과 중심각은 플라즈모닉 렌즈의 포커싱 특성에 영향을 미치지 않았다. 중심각이 2π인 호 슬릿의 경우 /3, r ₁ =3.7 μm 및 r ₂ =2.2 μm, $ \Delta r=\frac{5}{2}{\lambda}_{\mathrm{sp}} $ 및 LCP 및 RCP 빛에 의해 여기된 SPP는 모두 중앙에 집중됩니다. 그림 4c 및 d에 나와 있습니다. 또한 제안된 접근 방식을 나선형 슬릿에 적용할 수 있습니다. $ {r}_1\left(\theta \right)={r}_0+\frac{\theta }{\pi }{\lambda}_{\mathrm{sp}} $로 설명되는 나선형 슬릿의 경우, r으로 또 다른 나선형 슬릿 추가 ₂ =r ₁ − λ _sp /2는 나선형 위상의 균형을 맞추고 스핀 독립적인 SPP 포커싱을 실현할 수 있습니다. 그림 4e와 f의 SPP 분포는 제안된 접근 방식의 다양성과 견고성을 보여줍니다.

<그림>

Δr이 있는 반원형 슬릿용 =λ _sp , LCP에 의해 들뜬 SPP 소용돌이(a ) 및 RCP(b ) 반대 위상 전하를 나타냅니다. 반경과 중심각의 변화는 스핀에 독립적인 SPP 포커싱에 영향을 미치지 않습니다(c , d ). 제안된 접근 방식은 나선형 슬릿(e , f )

Pancharatnam-Berry 단계를 기반으로 한 스핀 독립 SPP 초점

위의 논의에서 우리는 반원형 슬릿을 전체적으로 다루었습니다. 그림 5a와 같이 반원형 슬릿은 파장 이하의 직사각형 슬릿으로 나눌 수 있습니다. 이러한 방식으로 슬릿의 방향각에 의해 결정되는 PB(Pancharatnam-Berry) 위상이 [37, 38]에 도입되며, 이는 φ로 표현될 수 있습니다. _PB =σ _m α . 따라서 각 하위 파장 슬릿에 의해 생성된 SPP의 위상은 다음과 같습니다.

$$ {\Phi}_{\mathrm{sp}}\left(\theta \right)={\sigma}_{\pm}\theta +{\varphi}_{\mathrm{PB}}. $$ (7) <사진><소스 유형="이미지/webp" srcset="//media.springerature.com/lw685/springer-static/image/art%3A10.1186%2Fs11671-019-2990-2/ MediaObjects/11671_2019_2990_Fig5_HTML.png?as=webp">

반원형 슬릿은 파장 이하의 직사각형 슬릿(a ). 슬릿이 수직으로 배열되면 각 슬릿에서 생성된 PB 위상을 활용하여 LCP(b ) 및 RCP 조명(c )

나선형 위상은 PB 위상 분포를 조정하여 국부적으로 상쇄될 수 있습니다. 그림 5a에서 PB 위상은 상수 φ _PB =π /2이며 나선 단계에는 영향을 미치지 않습니다. PB 위상이 φ를 만족할 때 _PB =σ _m θ , 나선형 위상은 국부적으로 균형을 이루고 각 슬릿에 의해 생성된 SPP의 위상은 Φ_sp (θ ) =0. 따라서 그림 5b 및 c와 같이 하위 파장 슬릿은 수직 방향을 따라 정렬되어야 합니다.

수직 하위 파장 슬릿으로 구성된 스핀 독립형 플라즈몬 렌즈에 의해 생성된 SPP의 강도 분포는 그림 6a 및 b에 나와 있습니다. 슬릿의 폭과 길이는 각각 50 nm와 200 nm입니다. 그림 6c와 d에서 SPP 초점의 세로 및 가로 프로필은 위치, FWHM 및 LCP 및 RCP 조명에 의해 생성된 SPP 초점의 강도가 구별할 수 없음을 보여줍니다. 그림 3c 및 d의 SPP 분포와 비교할 때 초점의 가로 FWHM은 거의 동일한 반면 세로 FWHM은 3배 이상 더 큽니다. 이는 그림 3c와 d에서 반대쪽 반원 슬릿에 의해 생성된 SPP가 SPP 초점의 가로 크기를 효과적으로 압축할 수 있기 때문입니다. 그림 6 e 및 f는 초점 주위에 균일한 각 위상 분포를 나타내며 나선 위상은 관찰되지 않습니다. 나선형 단계가 PB 단계에 의해 국부적으로 취소되었기 때문입니다. 이것은 그림 3e와 f의 나선형 위상을 여전히 유지하는 이중 반원 슬릿 접근법과 분명히 다릅니다. 반경과 중심각의 변화는 SPP 렌즈의 초점 특성에 영향을 미치지 않습니다. 그림 6g 및 h는 중심각이 2π인 슬릿에 의해 생성된 스핀 독립 SPP 분포를 보여줍니다. /3 및 반경 r =2 μm.

<그림>

아 , b 렌즈에 대한 스핀 독립 SPP 포커싱은 하위 파장 슬릿으로 구성되었습니다. ㄷ , d SPP 초점의 가로 및 세로 프로필. 이 , f 해당 위상 분포. 지 , h 스핀에 독립적인 SPP 포커싱은 반경과 중심각의 변화에 영향을 받지 않습니다.

결론

결론적으로, 다른 나선상 또는 Pancharatnam-Berry 상을 도입하여 스핀 의존 나선상의 균형을 맞추는 것이 스핀 독립 SPP 포커싱의 기본 원리입니다. LCP 및 RCP 빛에 의해 생성된 SPP 초점의 위치와 프로파일은 스핀 독립형 플라즈몬 렌즈와 정확히 동일합니다. 이 연구는 나선 위상이 반원형 플라즈몬 렌즈의 초점 특성을 결정하는 결정적인 요소라는 것을 보여줍니다. 또한, 제안된 방법은 구조를 스케일링하여 다른 주파수 대역[39, 40]에서 편파 독립 소자를 설계하는 데 활용될 수 있습니다.

방법

3D 수치 시뮬레이션은 상용 소프트웨어 Lumerical FDTD 솔루션으로 수행됩니다. 시뮬레이션에서 240 nm 너비의 반원형 슬릿이 150nm 두께의 금 필름에 에칭되고 기판은 SiO₂입니다. 굴절률이 1.46입니다. 금 필름의 굴절률은 Johnson and Christy 모델에서 얻을 수 있습니다[36]. 메쉬 정확도는 3으로 설정되고 각 메쉬 셀의 해당 크기는 약 13 × 13 × 40 nm로 정확도, 메모리 요구 사항 및 시뮬레이션 시간 간에 좋은 균형을 이룰 수 있습니다. x에 8개의 레이어가 있는 완벽하게 일치하는 레이어(PML) -, y - 및 z -방향은 전파되는 SPP 필드를 흡수하기 위한 경계 조건으로 활용됩니다. 위상이 다른 수평편광과 수직편광 σ _± π /2는 LCP 및 RCP 광원을 합성하는 데 사용됩니다. 그리고 광원은 여기된 SPP에 미치는 영향을 피하기 위해 후면에서 샘플을 조명합니다. SPP 초점의 프로파일을 얻기 위해 2D 필드 모니터를 SPP의 감쇠 길이 내에 있는 금 필름 위 50 nm에 배치합니다.

약어

FDTD:: 유한 다른 시간 영역
FT:: 푸리에 변환
FWHM:: 최대 절반의 전체 너비
LCP 조명:: 왼쪽 원형 편광
PB 단계:: 판차라트남-베리 단계
RCP 조명:: 오른쪽 원형 편광
그녀:: 스핀 홀 효과
SPP:: 표면 플라즈몬 극성

퇴비 조건에서 기능성 티타늄 나노입자(PLA/TiO2)로 채워진 폴리(유산)의 생분해 평가 우수한 마이크로파 흡수제로 NiO/NiCo2O4 혼합물의 제조

나노물질