Резонансные характеристики мод поверхностных плазмон-поляритонов для Ag, Au, Cu, и Al в ультра-фиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах

Abstract

Возбуждение мод поверхностных плазмон-поляритонов (ППП) приводит к появлению резонансов в спектрах нарушенного полного внутреннего отражения слоистых структур. Чувствительность резонансных характеристик распространяющихся мод к изменениям оптических характеристик окружающей среды широко используется в сенсорных устройствах для определения качественных и количественных изменений в окружающей среде, а также адсорбции веществ на поверхности. В настоящей работе проводится анализ резонансных характеристик мод ППП на основе известных оптических свойств ряда материалов. Изученная конфигурация представляет собой структуру типа воздух-металл, вдоль границы раздела сред которой поддерживается распространение моды ППП. Проводятся оценки дисперсии мод ППП, максимального усиления ближнего поля на поверхности в рамках электромагнитной теории на основе аппроксимаций асимметричных форм спектральных резонансных линий формулами Фано в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах света. Excitation of surface plasmon-polariton (SPP) modes results in the appearance of resonance line shapes observed in the attenuated total reflection spectra of layered structures in the Otto or Kretschman configurations. The sensitivity of the resonance characteristics of the propagating modes to changes in optical characteristics of the environment is widely used in sensor devices to determine qualitative and quantitative changes in the environment, as well as low concentrations of substances adsorbed on the surface. In the present work, we analyze the resonance characteristics of SPP modes based on the optical properties of plasmonic materials. Interfaces of metal-dielectric structures support the propagation of SPP modes. Estimation of the dispersion dependences of the propagation constant of the SPP mode, sensitivity to changes in external conditions, enhancement of the near field on the surface is carried out within the electromagnetic theory based on approximations of asymmetric shapes of spectral resonance lines of SPP by Fano formulas in the ultraviolet, visible and infrared regions.