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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/477| Diseño de estructuras plasmónicas Design of plasmonic structures | |
| SERGIO DE LA CRUZ ARREOLA | |
| EUGENIO RAFAEL MENDEZ MENDEZ | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Plasmones de superficie,Optica electromagnética,Superficies rugosas,Estructuras plasmónicas,Excitación de PPS,Interacción de luz con superficies | |
| This thesis reports original studies on different aspects of the interaction of light with surfaces. In the first part, we study the reflection of random fields by flat surfaces. Although we only deal specifically with the case of speckle fields, the theory is also applicable to the case of partially coherent fields. We find that, upon reflection by a flat surface, random fields can present lateral displacements similar to the GoosH¨anchen shifts that occur, for example, with Gaussian beams. We show that there is an equivalence between these two problems, which permits the calculation of the lateral shifts of random fields in terms of the results obtained for the equivalent beams. The central part of the thesis consists of a theoretical-numerical study of the excitation of surface plasmon-polaritons (SPP) by surface structures and their interaction with channel-like structures. We present calculations of the coupling of light to SPP through grooves and steps with different slopes, as functions of the parameters that define them. We also explore the possibility of improving the coupling efficiency by means of periodic structures and find that a structure whose total length is about four wavelengths can couple as much as 45% of the power of the incident beam to SPP. Employing such coupling structures, we carried out calculations of the transmission and reflection of SPP that travel perpendicularly to the grooves. We find that the transmittance, the reflectance, and the losses depend strongly on the width and depth of the grooves. We also describe, on the other hand, a procedure to design metal-metal boundaries that, without the introduction of of reflections or scattering effects on the SPP, introduce a strong absorption of the SPP in the second medium. The results are illustrated by means of calculations based on a non-local impedance boundary condition. The thesis contains also some experimental results related to the transmission of SPP through rectangular grooves at normal and oblique incidence. The results obtained for normal incidence are compared with the results of numerical calculations, but those obtained under oblique incidence have, at present, no theoretical counterpart. Finally, we present results of the efficiency of excitation by rectangular grooves, which are also compared with numerical results. En esta tesis se reportan estudios originales sobre la interacción de luz con superficies. En la primera parte, se estudia la reflexión de campos aleatorios por superficies planas. Aunque se presenta solamente el caso de moteado, la teoría también es aplicable al caso de campos parcialmente coherentes. Encontramos que, después de una reflexión, los campos aleatorios pueden presentar corrimientos laterales similares a los corrimiento Goos-Hanchen que se presentan, por ejemplo, con haces gaussianos. Mostramos que existe una equivalencia entre estos dos problemas, lo cual permite calcular corrimientos laterales de campos aleatorios en términos de los resultados obtenidos para haces equivalentes. La parte central de la tesis consiste de un estudio teórico numérico sobre la excitación de PPS por medio de estructuras superficiales y la interacción de estos con estructuras tipo canal. Se presentan cálculos de acoplamiento de luz a PPS por medio de surcos y escalones con diferentes pendientes, como función de los parámetros que los definen. Exploramos también las posibilidades de mejorar la eficiencia de acoplamiento usando estructuras periódicas, encontrando que una estructura con una longitud de alrededor de cuatro longitudes de onda puede acoplar hasta el 45% de la potencia del haz incidente a PPS. Utilizando estos acopladores, se realizaron cálculos de transmitancia y reflectancia para PPS que inciden perpendicularmente sobre surcos rectangulares. Encontramos que la transmitancia, la reflectancia y las pérdidas dependen fuertemente del ancho y profundidad de los surcos. Por otro lado, describimos también un procedimiento para el diseño de fronteras metal-metal que, sin introducir reflexiones o efectos de esparcimiento en los PPS, producen una fuerte atenuación de estos en el segundo medio. Los resultados se ilustran por medio de cálculos basados en una condición de frontera de impedancia no local. La tesis también contiene resultados experimentales relacionados a la transmisión de PPS a través de surcos rectangulares a incidencia normal y oblicua. Los resultados obtenidos a incidencia normal se pueden comparar directamente con resultados numéricos, pero los resultados a incidencia oblícua no tienen, por ahora, una contraparte teórica. Finalmente, se presentan resultados de la eficiencia de excitación por surcos rectangulares y se comparan con resultados numéricos. | |
| CICESE | |
| 2013 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| De la Cruz Arreola, S.2013.Diseño de estructuras plasmónicas.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 128 pp | |
| ÓPTICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Óptica |
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|---|---|---|---|---|
| 232471.pdf | Versión completa de la tesis | 35.67 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |