Transmisie optică extraordinară - Extraordinary optical transmission
Transmisia optică extraordinară ( EOT ) este fenomenul transmiterii foarte puternice a luminii printr-o deschidere de lungime de undă într-un film metalic altfel opac, care a fost modelat cu o structură periodică care se repetă în mod regulat. În general, atunci când lumina cu o anumită lungime de undă cade pe o deschidere a lungimii de undă , aceasta este difractată izotrop în toate direcțiile în mod uniform, cu o transmisie minimă pe câmp îndepărtat . Aceasta este înțelegerea din teoria deschiderii clasice, așa cum este descrisă de Bethe . Cu toate acestea, în EOT, structura care se repetă în mod regulat permite o eficiență a transmisiei mult mai mare, cu până la mai multe ordine de mărime mai mari decât cele prezise de teoria clasică a diafragmei. A fost descris pentru prima dată în 1998.
Acest fenomen care a fost analizat pe deplin cu un model microscopic de împrăștiere este parțial atribuit prezenței rezonanțelor plasmonice de suprafață și a interferenței constructive . Un plasmon de suprafață (SP) este o excitație colectivă a electronilor la joncțiunea dintre un conductor și un izolator și face parte dintr-o serie de interacțiuni între lumină și o suprafață metalică numită Plasmonică .
În prezent, există dovezi experimentale ale EOT în afara gamei optice. Abordările analitice prezic de asemenea EOT pe plăci perforate cu un model de conductor perfect . Găurile pot emula oarecum plasmoni în alte regiuni ale spectrului electromagnetic acolo unde nu există. Apoi, contribuția plasmonică este o particularitate deosebită a rezonanței EOT și nu ar trebui luată ca principală contribuție la fenomen. Lucrări mai recente au arătat o contribuție puternică datorită cuplării cu unde evanescente suprapuse , ceea ce explică de ce rezonanța plasmonei de suprafață îmbunătățește efectul EOT pe ambele părți ale unui film metalic la frecvențe optice, dar explică transmisia în intervalul terahertz.
S-au elaborat explicații analitice simple ale acestui fenomen, subliniind similitudinea dintre matrici de particule și matrici de găuri și stabilind că fenomenul este dominat de difracție .
Aplicații
Se așteaptă ca EOT să joace un rol important în crearea componentelor circuitelor integrate fotonice eficiente (PIC). Circuitele integrate fotonice sunt analoge circuitelor electronice, dar se bazează pe fotoni în loc de electroni.
Unul dintre cele mai inovatoare rezultate legate de EOT este posibilitatea de a implementa un Metamaterial Stângaci (LHM) prin simpla stivuire a matricelor de găuri.
Detectarea chimică și biologică bazată pe EOT (de exemplu, îmbunătățirea detectării anticorpilor bazate pe ELISA) este un alt domeniu major de cercetare. La fel ca într-un senzor de rezonanță plasmonic tradițional de suprafață , eficiența EOT variază în funcție de lungimea de undă a luminii incidente și de valoarea componentei vectorului de undă în plan. Acest lucru poate fi exploatat ca un mijloc de transducere a evenimentelor de legare chimică prin măsurarea unei modificări a constantei dielectrice locale (datorită legării speciei țintă) ca o schimbare în locația spectrală și / sau intensitatea vârfului EOT. Variația geometriei găurilor modifică locația spectrală a vârfului EOT astfel încât evenimentele de legare chimică pot fi detectate optic la o lungime de undă dorită. Detecția bazată pe EOT oferă un avantaj cheie față de un senzor chimic SPR în stil Kretschmann, acela de a fi un dispozitiv inerent la scară nanometrică-micrometrică; este, prin urmare, deosebit de predispus la miniaturizare.