Максимизация чувствительности тонкопленочных металлодиэлектрических рефрактометров

Разработана техника расчета отражательной способности рефрактометров с тонкопленочной металлодиэлектрической структурой на основании призмы связи, основанная на перемножении характеристических матриц пленок. Характеристические матрицы металлических пленок находятся путем численного решения интегральных уравнений аномального скин-эффекта. Исследованы спектроскопические рефрактометры со структурой призма связи–золотая пленка–диэлектрическая пленка–вода с контролируемым показателем преломления. В качестве материалов призмы связи и диэлектрической пленки выбран плавленый кварц. Диэлектрическая проницаемость ионного остова золота и константы электронного газа в золотых пленках определены из литературных данных по спектральной эллипсометрии золотых пленок. Установлено, что за счет выбора толщин металлической и диэлектрической пленок, а также угла падения света можно сочетать два фактора, ведущих к максимизации чувствительности рефрактометров – нулевое отражение света от основания призмы связи и возбуждение в диэлектрической пленке волноводной моды, находящейся в условиях, близких к критическим. При использовании волн $s$-поляризации это позволяет поднять чувствительность рефрактометра до 9.6 $\cdot$ 10$^5$ nm/RIU. Представлены оценки разрешающей способности тонкопленочных металлодиэлектрических рефрактометров, основанные на методе наименьших квадратов.