Плазмоника — путь к оптическим устройствам наномасштаба

Дальнейшая интеграция оптических устройств потребует изготовления волноводов для электромагнитной энергии, размеры которых меньше дифракционного предела света. Мы исследуем возможность использования для этой цели массивов близко расположенных металлических наночастиц. Связь между соседними частицами формирует связанные плазмонные моды, обеспечивающие когерентное распространение энергии вдоль массива. Анализ точечного диполя предсказывает групповые скорости переноса энергии свыше 0,1c в прямых массивах и показывает, что передача энергии и переключение в цепных сетях, включающих углы (см. рисунок) и Т-образные структуры, возможны с высокой эффективностью. Ожидается, что потери излучения в дальнее поле будут пренебрежимо малы благодаря ближнепольному характеру связи, тогда как резистивный нагрев приводит к потерям передачи около 6 дБ/мкм для частиц золота и серебра. Мы исследуем макроскопические аналоги, работающие в микроволновом диапазоне и состоящие из близко расположенных металлических стержней, с помощью экспериментов и полно-волнового электродинамического моделирования. Направляющие структуры обеспечивают сильную локализацию электромагнитной энергии и допускают широкий диапазон геометрий и вариантов переключения. Кроме того, мы изготовили массивы золотых наночастиц методом электронной литографии и манипулирования с помощью атомно-силовой микроскопии. Эти плазмонные волноводы и переключатели могут стать устройствами с оптической функциональностью наименьшего размера.