Введение 3
1. Обзор литературы 6
1.1 Классификация фотонных кристаллов 6
1.2 Классификация и структура гибридных фотон-плазмонных кристаллов.. ..11
1.3 Методы изготовления фотон-плазмонных кристаллов 19
2. Экспериментальная часть 23
2.1 Изготовление гибридных фотон-плазмонных кристаллов на основе
коллоидного фотонного кристалла 23
2.2 Исследование оптических свойств и параметров гибридных фотон-
плазмонных кристаллов 25
Результаты и выводы 37
Список литературы
В последние годы наблюдается проявление повышенного интереса исследователей к области, занимающейся изучением свойств фотонных кристаллов, а так же гибридных структур на их основе; оптических явлений, которые связаны с возбуждением поверхностных электромагнитных волн в фотонных кристаллах. Данные исследования позволяют наблюдать в экспериментах различные оптические эффекты.
Фотонные кристаллы (ФК) - это новый класс оптических материалов, структура которых имеет пространственную периодичность показателя преломления в масштабах, сопоставимых с длиной волны света [1, 2]. В течение последних трех десятилетий ФК и плазмонные структуры стали двумя наиболее эффективными подходами контролирования распространения света на частотах в видимой и ближней инфракрасной области спектра. Доказательством являются публикации статей по данной тематике, количество которых растет с каждым годом.
На данный момент идет интенсивное изучение свойств гибридных фотон- плазмонных кристаллов [3], разрабатываются методы их исследования [4], разрабатываются и исследуются различные устройства с фотон-плазмонными кристаллами [5], реализуются теоретически предсказанные эффекты, такие как таммовские плазмоны [6, 7] и поверхностные плазмон-поляритоны [8]. Интерес к исследованию свойств поверхностных состояний связан с возможностью их широкого применения в различных областях. Одним из наиболее важных причин является наблюдение новых оптических эффектов, к примеру, таммовских плазмонов (ТП). Наблюдаемое явление может быть использовано при создании новых типов компактных лазерных устройств [9], для разработки новых видов оптических фильтров [10], различных поляритонных устройств [11], датчиков [12], светодиодов [13], интегральных схем и биосенсоров [14], для усиления оптической нелинейности [15]. Такие структуры, как оказалось, находят широкое применение в различных областях и характеризуются необычным пропусканием. Создание пространственно-неоднородных ФК на основе опалов значительно расширяет их функциональные возможности. Как оказалось, к числу таких систем относятся гибридные металл-диэлектрические фотон-плазмонные кристаллы. Изучение явлений поверхностных плазмонов заключается не только в их возможном применении в медицине и химии, но также и в области фотоники. Возможно применение в субволновой литографии, в спектрально-перестраиваемых фильтрах, в ближнеполевой микроскопии. Оптические фильтры, ловушки, сенсоры, лазеры - это далеко не полный список применения таких явлений и структур.
В данной работе фотонные кристаллы были получены методом самосборки. Коллоидные ФК, полученные методом самосборки, называют синтетическими опалами из-за аналогии с широко известными природными минералами. Данный метод относительно прост, если рассматривать его со стороны аппаратурного оформления, и является весьма перспективным, так как не имеет столь значительных ограничений ни на линейные размеры образцов, ни на количество ФК, производимых за один синтез.
Трехмерные ФК с максимальной размерностью модуляции показателя преломления являются одной из приоритетных задач фотоники. Заключается она в построении таких оптических систем, которые бы смогли обеспечить возникновение запрещённых состояний вне зависимости от направления падающего излучения. На сегодняшний день, это направление является одним из перспективных направлений в области науки и привлекает все большее и большее количество исследователей. Фотонные кристаллы интересны скорее не сами по себе, а своими приложениями. Из-за отсутствия в природе ФК с полной запрещенной зоной, одной из основных задач является создание искусственных фотонно-кристаллических структур. Поэтому в данной деятельности основное внимание отводится технологии, эксперименту и теории.
Цель нашей работы - исследование характеристик таммовских плазмонов в гибридных фотон-плазмонных кристаллах, изготовленных на основе опалоподобного фотонного кристалла. Для этого нам нужно было решить несколько задач:
• Изготовить образцы гибридных фотон-плазмонных кристаллов;
• Получить спектры пропускания и отражения полученных образцов под различными углами;
• Проанализировать зависимость пиков в спектре пропускания от
угла.
1. Исследованы характеристики таммовских плазмонов в гибридных фотон- плазмонных кристаллах, изготовленных на основе опалоподобного фотонного кристалла.
2. Изготовлены образцы гибридных фотон-плазмонных кристаллов.
3. Получены спектры пропускания и отражения синтезированных образцов под различными углами.
4. Проанализирована зависимость положения пиков в спектре пропускания от угла падения света на образцы.
5. Из анализа зависимостей положения пиков пропускания от углов падения света на образец можно сделать вывод о существовании таммовских плазмонов в синтезированных образцах ГФПК.
