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 Karl Franzens University Graz

Graz University of Technology 

Metallische photonische Kristalle
Kurt Hingerl
Univ. Linz
17:15 - 18:15 Tuesday 03 June 2008 TUG

Nach einer grundsätzlichen Einführung über photonische Kristalle (PC) und der Formulierung ihrer Eigenschaften über die Lösung einer Eigenwertgleichung wird gezeigt, dass zur Berechnung der photonischen Bandstruktur von Materialien mit Dispersion, und damit auch von Metallen, die Eigenwertgleichung nichtlinear wird[1]. Es werden zwei Methoden diskutiert, die eine Lösung dieser nichtlinearen Eigenwertgleichung erlauben, die erste beruht auf der Entwicklung nach ebenen Wellen und ergibt "komplexe" Eigenfrequenzen, die zweite auf dem Kronig Penney Modell, das "komplexe" Blochvektoren liefert. Somit entsteht beide Male Dämpfung, einmal wird die Lebensdauer der Mode, das andere Mal deren Ausbreitungslänge bestimmt.

Weiters wird gezeigt, dass eindimensionale PC eine Bandstruktur und einen omnidirektionalen Spiegel bilden [2] und dass für TM Moden die Dispersion der Oberflächenplasmonen bzw. der Plasmon-Polaritonen nicht Kramers Kronig konsistent sind. Die Dämpfung der über mehrere Schichten gekoppelten Plasmonen ist sehr geriing, was Ausbreitungslängen von bis zu Millimeter erlauben würde. Diese berechneten Dispersionsrelationen weisen ausserdem einen Bereich mit negativer Dispersion auf und können somit zur Konstruktion von "Negativ Index Materialien" verwendet werden. Einige Beispiele dafür werden im letzten Teil des Vortrages gezeigt.
[1] V. Kuzmiak and A. Maradudin, Phys. Rev. B, 55 7427, 1997

[2] M. Bergmair, M. Huber and K. Hingerl, APL, 89, 081907, 2006