Плазмон-поляритон у интерфейса одноосного кристалла с металлом: вещественное дисперсионное уравнение и его анализ

В.И. Альшиц^†, В.Н. Любимов^‡
Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" РАН, Институт кристаллографии им. А.В.Шубникова РАН, Ленинский просп. 59, Москва, 119333, Российская Федерация

Обсуждается аналитическая теория плазмон-поляритона, локализованного у произвольно ориентированного интерфейса одноосного кристалла и изотропного металла. Получена компактная вещественная форма общего дисперсионного уравнения, определяющего основные свойства волны. Исследованы решения этого уравнения для частных ориентаций сагиттальной плоскости и поверхности раздела. Разработана процедура приближённого решения дисперсионного уравнения методом итераций, эффективная даже в общем случае произвольной ориентации интерфейса. Общие соотношения теории конкретизированы для серии кристаллов.

Ключевые слова: локализованные электромагнитные волны, поляритоны в диэлектриках, плазмоны в металлах, плазмон-поляритоны у интерфейса кристалл-металл, дисперсионное уравнение
PACS: 71.36.+c, 73.20.Mf, 78.68.+m (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2021.12.039122
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2023/1/e/
Web of Science

001112589600004
Scopus

2-s2.0-85182899851
ADS NASA

2023PhyU...66...90A
Цитата: Альшиц В И, Любимов В Н "Плазмон-поляритон у интерфейса одноосного кристалла с металлом: вещественное дисперсионное уравнение и его анализ" УФН 193 96–109 (2023)

BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 29 сентября 2021, доработана: 19 ноября 2021, одобрена в печать: 6 декабря 2021

English citation: Alshits V I, Lyubimov V N “Plasmon-polariton at the interface of a uniaxial crystal and a metal: real dispersion equation and its analysis” Phys. Usp. 66 90–102 (2023); DOI: 10.3367/UFNe.2021.12.039122

Список литературы (38) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (1) Похожие статьи (14)

Ландау Л Д, Лифшиц Е М Электродинамика сплошных сред (М.: Наука, 1982); Пер. на англ. яз., Landau L D, Lifshitz E M Electrodynamics of Continuous Media (Oxford: Pergamon Press, 1984)
Barnett D M, Lothe J Proc. R. Soc. Lond. A 402 135 (1985)
Агранович В М УФН 115 199 (1975); Agranovich V M Sov. Phys. Usp. 18 99 (1975)
Агранович В М УФН 131 513 (1980); Agranovich V M Sov. Phys. Usp. 23 420 (1980)
Агранович В М, Миллс Д Л (Ред.) Поверхностные поляритоны. Электромагнитные волны на поверхностях и границах раздела (М.: Наука, 1985); Agranovich V M, Mills D L (Eds) Surface Polaritons: Electromagnetic Waves at Surfaces and Interfaces (Amsterdam: North-Holland, 1982)
Альшиц В И, Любимов В Н ЖЭТФ 128 904 (2005); Alshits V I, Lyubimov V N J. Exp. Theor. Phys. 101 779 (2005)
Дьяконов М И ЖЭТФ 94 1194 (1988); D'yakonov M I Sov. Phys. JETP 67 714 (1988)
Walker D B, Glytsis E N, Gaylord T K J. Opt. Soc. Am. A 15 248 (1998)
Альшиц В И, Любимов В Н ФТТ 44 371 (2002); Alshits V I, Lyubimov V N Phys. Solid State 44 386 (2002)
Альшиц В И, Любимов В Н ФТТ 44 1895 (2002); Alshits V I, Lyubimov V N Phys. Solid State 44 1988 (2002)
Cojocaru E J. Opt. Soc. Am. A 32 782 (2015)
Zhou C, Mackay T G, Lakhtakia A Sci Rep. 10 12894 (2020)
Zayats A V, Smolyaninov I I, Maradudin A A Phys. Rep. 408 131 (2005)
Maier S A Plasmonics: Fundamentals and Applications (New York: Springer, 2007)
Polo J A (Jr.), Lakhtakia A Laser Photon. Rev. 5 234 (2011)
Takayama O et al Electromagnetics 28 126 (2008)
Abdulhalim I J. Opt. A 11 015002 (2009)
Zhang T, Shan F J. Nanomater. 2014 495381 (2014)
Krokhin A A, Neogi A, McNeil D Phys. Rev. B 75 235420 (2007)
Nagaraj, Krokhin A A Phys. Rev. B 81 085426 (2010)
Альшиц В И, Любимов В Н Письма в ЖЭТФ 112 127 (2020); Alshits V I, Lyubimov V N JETP Lett. 112 127 (2020)
Depine R A, Gigli M L Opt. Lett. 20 2243 (1995)
Depine R A, Gigli M L J. Opt. Soc. Am. A 14 510 (1997)
Liscidini M, Sipe J E Phys. Rev. B 81 115335 (2010)
Альшиц В И, Любимов В Н ЖЭТФ 138 669 (2010); Alshits V I, Lyubimov V N J. Exp. Theor. Phys. 111 591 (2010)
Stroh A N J. Math. Phys. 41 77 (1962)
Galynsky V M, Furs A N, Barkovsky L M J. Phys. A 37 5083 (2004)
Li R et al Appl. Phys. Lett. 92 141115 (2008)
Liu H-H, Chang H IEEE Photon. J. 5 4800806 (2013)
Alshits V I, Lyubimov V N, Nowacki J P, Drabik A Int. J. Appl. Electromagn. Mech. 64 879 (2020)
Johnson P B, Christy R W Phys. Rev. B 6 4370 (1972)
Dmitriev V G, Gurzadyan G G, Nikogosyan D N Handbook of Nonlinear Optical Crystals (Berlin: Springer, 1999)
Константинова A Ф и др Оптические свойства кристаллов (Минск: Навука i тэхнiка, 1995)
Перекалина З Б и др Оптика и спектроскопия 42 1134 (1977); Perekalina Z B et al Opt. Spectrosc. 42 653 (1977)
Halevi P, Krokhin A A, Arriaga J Phys. Rev. Lett. 82 719 (1999)
Марчевский Ф Н, Стрижевский В Л, Стрижевский С В ФТТ 26 1501 (1984); Marchevskii F N, Strizhevskii V L, Strizhevskii S V Sov. Phys. Solid State 26 911 (1984)
Zhou C, Mackey T G, Lakhtakia A Phys. Rev. A 100 033809 (2019)
Альшиц В И, Любимов В Н Кристаллография 54 989 (2009); Alshits V I, Lyubimov V N Crystallogr. Rep. 54 941 (2009)