Эффективность возбуждения поверхностных плазмонов на границе фотонного кристалла и металла

Приведены результаты теоретического исследования преобразования световых волн в одномерном фотонном кристалле. Рассматривается схема, в которой падающая волна направлена параллельно слоям фотонного кристалла, и предполагается, что волновой вектор находится вне запрещенной зоны. Получены выражения для распространяющихся и эванесцентных электромагнитных волн в периодической среде фотонного кристалла. Показано, что поперечная структура распространяющейся волны содержит сильную постоянную составляющую и слабую осциллирующую компоненту с периодом, который определяется периодом фотонного кристалла. Напротив, зависимость эванесцентных волн от поперечных координат представлена сильной осциллирующей компонентой и слабой постоянной составляющей. Задача состоит в изучении процессов преобразования распространяющихся волн в эванесцентные волны на границе кристалл–металл. Во всех численных расчетах использовались параметры фотонного кристалла, типичные для синтетических опалов. Разработанный теоретический подход дает в явном виде зависимость амплитуды генерируемой поверхностной волны от периода модуляции диэлектрической проницаемости фотонного кристалла. Полученные результаты показывают, что в условиях, близких к условиям плазмонного резонанса, амплитуда поверхностной волны может быть порядка или даже больше амплитуды исходной падающей волны.