Возбуждение поверхностных плазмон-поляритонов наноантенной: простое аналитическое решение и его численная верификация

Abstract

В работе предлагается простой аналитический метод решения задачи о возбуждении поверхностных плазмон-поляритонов металлической наноантенной, расположенной вблизи поверхности металла. Метод основан на теореме взаимности и аналогичен нахождению амплитуд мод диэлектрических волноводов, возбуждаемых источниками тока. Для большей наглядности предлагаемый подход демонстрируется на примере наиболее простой двухмерной геометрии. Справедливость аналитического решения подтверждается результатами численного моделирования методами конечных разностей и конечных элементов.

In this work, we demonstrate a simple analytical approach to the problem of surface plasmon polaritons excitation with a metallic nanoantenna placed above a metal surface. The method uses the reciprocity theorem and is similar to the calculation of amplitudes of dielectric waveguide modes excited by a current distribution. To maximize clarity of the demonstration, we formulate the problem in a simple two-dimensional geometry. The analytical results are shown to agree well with the numerical solution obtained by finite elements in frequency domain and finite difference in time domain methods.