Анотація до роботи:

Нікітін О.Ю. Теорія резонансних оптичних явищ на періодично-модульованих межах провідних середовищ. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.02 – теоретична фізика. – Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Веркіна НАН України, Харьків, 2005.

Побудовано теорію резонансної дифракції при падінні на двовимірний поверхнево-плазмонний кристал (з довільним Фур’є-спектром) довільно-поляризованої монохроматичної хвилі під довільним кутом. На підставі отриманого аналітичного розв’язку (в якому теорію збурень побудовано строго – утримані усі просторові гармоніки полю, які забезпечують точність у головному наближенні), досліджена залежність коефіцієнтів перетворення у різні дифракційні спектри від параметрів задачі, зокрема, досліджено ефект повного заглушення дзеркального відбиття. Проведено аналіз ПП станів двовимірних поверхнево-плазмонних кристалів – аналітично досліджені дисперсійне рівняння та власні функції. Розглянуті поверхнево-плазмонні кристали з різними типами симетрії. Детально проаналізована залежність розв’язку від параметрів. Теорія резонансної дифракції на півпросторі узагальнена на теорію дифракції на провідних плівках. Пояснено ефект аномальної прозорості як при нормальному, так і при похилому падінні світла на плівку, яка оточена діелектриками з різними діелектричними проникністями. Проведено класифікацію виникаючих резонансів при збудженні ПП різних типів (однобічно та двобічно-локализованих). Передбачено аномальну прозорість в ненульовому дифракційному каналі.

В дисертаційній роботі побудована теорія резонансних оптичних ефектів, які обумовлені збудженням ПП для двовимірних поверхнево-плазмонних кристалів і модульованих провідних плівок. Досліджено деякі резонансні явища при дифракції на цих структурах, пояснено результати останніх експериментів.

Сформулюємо основні результати дисертаційній.

1. Отримано аналітичний розв’язок задачі резонансної дифракції плоскої монохроматичної електромагнітної хвилі на двовимірних поверхнево-плазмонних кристалах і модульованих металевих плівках при довільному спектральному составі модуляції.

2. Отримано умови повного заглушення дзеркального відбиття у випадку чотирикратного резонансу на ППК, який сформовано накладенням двох решіток. Показано, що повне заглушення дзеркального відбиття довільно поляризованої хвилі має місце лише у випадку взаємно перпендикулярних решіток при нормальному падінні. Вивчені залежності коефіцієнтів відбиття від орієнтації решіток, їх періодів, форм та амплітуд модуляції, а також від кута падіння та довжини хвилі.

3. Проведена класифікація закону дисперсії ППК різних типів симетрії. Досліджені дисперсійні вітки і розподіл густини заряду на межі ППК. Проаналізовано внески у реальну та уявну частини комплексних частот ПП мод однорідних та неоднорідних гармонік поля у випадку однієї та декількох решіток. Знайдені групові швидкості розщеплених ПП мод та умови обернення групової швидкості в нуль.

4. Показано, що збудження ПП грає ключову роль в ефекті оптичного просвітлення металевих плівок з періодичною модуляцією. При певних співвідношеннях між Фур’є-гармоніками модуляції значне посилення проходження може мати місце як у нульовому дифракційному каналі, так і в ненульових каналах. Крім того, посилення може бути однаково ефективним як у випадку збудження однобічно-локализованих ПП, так і у випадку збудження двобічно-локализованих ПП.

5. Доказано існування оптимальної товщини плівки та оптимальної амплітуди модуляції, при яких ефект просвітлення є максимальним.

Публікації автора:

1. Кац A. В., Никитин A. Ю. Исследование спектра связанных поляритонов на скрещенных решетках // Вісник Харківського національного університету ім. В. Н. Каразіна. – 2002. – №570. – С. 248-251.

2. Kats A. V., Nikitin A. Yu. Analytical investigation of the spectra of coupled polaritons on double periodic metal surfaces // Proc. SPIE. – 2003. – V. 5221. – P. 218-229.

3. Kats A. V., Nikitin A. Yu. An analytical study of 2D photonic structures // Proc. SPIE. – 2004. – V. 5477. – P. 381-386.

4. Kats A. V., Nikitin A. Yu. Nonzeroth-order anomalous optical transparency in modulated metal films owing to excitation of surface plasmon-polaritons: An analytical approach // Pis'ma v ZhETF. – 2004. – V. 79, N 12. – P. 762-768.

5. Кац A. В., Никитин A. Ю., Нестеров. М. Л., Блудов Ю. В. Резонансное оптическое просветление металлических пленок с периодической модуляцией // Радиофизика и электроника. – 2004. – Т. 9, №3. – С. 567-569.

6. Kats A. V., Nikitin A. Yu. Anomalous optical properties of absorptive modulated metal film under surface plasmon-polariton excitation conditions // Proc. SPIE. – 2004. – V. 5512. – P. 50-59.

7. Kats A. V., Nikitin A. Yu. Analytical treatment of anomalous transparency of a modulated metal film due to surface plasmon-polariton excitation // Phys. Rev. B. – 2004. – V. 70. – P. 235412-1-235412-12.

8. Kats A. V., Nikitin A. Yu. Analytical approach to the resonance diffraction under Wood anomalies existence for crossed gratings. // Proceedings of the LFNM'2002 (4th International Workshop on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling). – Kharkov (Ukraine). – 2001. – P. 244-248.

9. Kats A. V., Nikitin A. Yu. Investigation of 3 and 4 polariton coupling on crossed gratings // Тезисы Второй харьковской конференции молодых ученых. – Харьков (Украина). – 2003. – С. 20.

10. Кац A. В., Никитин A. Ю. Теоретический анализ аномальной прозрачности модулированной металлической пленки, обусловленный возбуждением поверхностных плазмон-поляритонов // Тезисы третьей харьковской конференции молодых ученых. – Харьков (Украина). – 2004. – С. 10.

11. Kats A. V., Nikitin A. Yu, Vatazhuk E. N. Resonance light tunneling through plane metal films in multilayer systems // Тезисы третьей харьковской конференции молодых ученых. – Харьков (Украина). – 2004. – С. 17.

12. Кац A. В., Никитин A. Ю. Аномальные оптические эффекты в металлических пленках с двумерной периодической модуляцией // Тезисы четвертой харьковской конференции молодых ученых. – Харьков (Украина). – 2004. – С. 47-48.