(47-4) 05 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Аналитический подход к задаче рассеяния электромагнитной волны на цилиндрическом отверстии в тонком металлическом экране
Н.В. Селина 1

1 Кубанский государственный технологический университет,
350000, Россия, г. Краснодар, ул. Московская, д. 2

 PDF, 512 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1218

Страницы: 548-558.

Аннотация:
Предложен метод аналитического исследования металлической пленки, перфорированной цилиндрическими наноотверстиями, как основы метаповерхности. Формулы полностью определяют электромагнитное поле рассеянной на отверстии плоской волны на любом расстоянии от поверхности. Произведен расчет по аналитическим формулам спектров пропускания и поглощения исследуемой структуры, а также зависимости фазы рассеянной волны от радиуса отверстия. Результаты расчета согласуются с литературными данными расчета эффективности фотодетектора на основе полупроводниковой слоистой среды с квантовыми точками и интервала изменения фазы света, рассеянного на метаатомах, необходимого для создания линзы.

Ключевые слова:
металлическая пленка с цилиндрическими наноотверстиями, плазмонный резонанс, метаатом, метаповерхность.

Цитирование:
Селина, Н.В. Аналитический подход к задаче рассеяния электромагнитной волны на цилиндрическом отверстии в тонком металлическом экране / Н.В. Селина // Компьютерная оптика. – 2023. – Т. 47, № 4. – С. 548-558. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1218.

Citation:
Selina NV. Analytical approach to the problem of electromagnetic wave scattering by a cylindrical hole in a thin metal screen. Computer Optics 2023; 47(4): 548-558. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1218.

References:
  1. Remnev MA, Klimov VV. Metasurfaces: a new look at Maxwell's equations and new ways to control light. Physics–Uspekhi 2018; 61(2): 157-190. DOI: 10.3367/UFNe.2017.08.038192.
  2. Hsiao HH, Chu CH, Tsai DP. Fundamentals and applications of metasurfaces. Small Methods 2017; 1(4): 1600064.
  3. Zhang XG, Yu Q. Polarization-controlled dual-programmable metasurfaces. Adv Sci 2020; 7(11): 1903382. DOI: 10.1002/advs. 201903382.
  4. Nikolaev NA, Rybak AA, Kuznetsov SA. Application of metasurface-based low-pass filters for improving THz-TDS characteristics. J Phys Conf Ser 2020; 1461: 012118. DOI: 10.1088/1742-6596/1461/1/012118.
  5. Heng H, Wang R. Electromagnetic resonant properties of metal-dielectric-metal (MDM) cylindrical microcavities, Photonic Sens 2017; 7(2): 148-156.
  6. de Abajo FJG. Light transmission through a singlecylindrical hole in a metallic film. Opt Express 2002; 10(25): 1475-1484.
  7. Sommerfeld A. Uber die Forpflanzung elektrodynamischer Weller längs eines Drahtes. Anallen der Physik 1899; 303(2): 233-290.
  8. Davidovich MV, Nefedov IS. Space-time dispersion and waveguide properties of two-dimensional periodic rod metallic photonic crystals [In Russian]. JETP 2014; 145(5): 771-786.
  9. Grishina NV, Eremin YuA, Sveshnikov AG. Analysis of spectral scattering properties of a nano-hole in a film [In Russian]. VMU. Physics. Astronomy 2009; 1: 32-36.
  10. Born M, Wolf E. Principles of optics: electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light. 7th ed. Cambridge: Cambridge University Press; 1999. ISBN: 0-521-64222-1.
  11. Zyablovsky AA, Pavlov AA, Klimov VV, Pukhov AA, Dorofeenko AV, Vinogradov AP, Lisyansky AA. Extraordinary passage of light through a metal film perforated with a lattice of subwavelength holes [In Russian]. JETP 2017; 152(2): 211-226. DOI:10.7868/S0044451017080016.
  12. Anyutin AP. Plasmon Resonances in Circular and Elliptic Nanocylinders Made of Premium Metals. Journal of Communications Technology and Electronics 2021; 66(3): 259-265. DOI:10.1134/S1064226921030025.
  13. Selina NV, Tumayev EN. Propagation of electromagnetic wave in Pendry lens. Nanotechnol Russ 2016; 11(5-6): 349-354. DOI: 10.1134/S1995078016030149.
  14. Selina NV. Light transmission of a thin metal screen with an infinite array of periodic nanoslits. Opt Spectrosc 2019; 127: 700-705. DOI: 10.1134/s0030400x19100266.
  15. Selina N. Solution of Maxwell’s equations for cylindrical symmetry waveguides. J Appl Math Phys 2020; 8(5): 753-765. DOI: 10.4236/jamp.2020.85058.
  16. Selina NV. Quasi-one-dimensional cylindrical surface plasmon-polaritons [In Russian]. Nanostructures. Mathematical Physics and Modeling 2018; 18(1): 45-64.
  17. Varshalovich DA, Moskalev AN, Khersonsky VK. Quantum theory of angular momentum [In Russian]. Leningrad: “Nauka” Publisher; 1975.
  18. Liu H, Kang Y, Meng T, Tian C, Wei G. High photon absorptivity of quantum dot infrared photodetectors achieved by the surface plasmon effect of metal nanohole array. Nanoscale Res Lett 2020; 15: 98. DOI: 10.1186/s11671-020-03326-9.
  19. Yakimov AI, Kiriyenko VV, Armbrister VA, Dvurechenskiy AV. Selective amplification of the photo-current of holes by surface plasmon-polaritons in layers of quantum dots Ge/Si. JETP Lett 2017; 105(7): 419-423. DOI. 10.1134/S002136401707013X.
  20. Ishii S, Shalaev VM, Kildishev AV. Holey-metal lenses: sieving single modes with proper phases. Nano Lett 2013; 13: 159-163. DOI: 10.1021/nl303841n.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20