Spatiotemporal evolution of non-diffracting plasmonic pulses

Beugung ist ein allgegenwärtiges Phänomen in der Optik. In den späten 80er Jahren wurden zur Auslösung der Beugung Bessel-Strahlen vorgeschlagen und beobachtet. Bessel-Strahlen breiten sich im freien Raum ohne Beugung aus, sie können jedoch nur in drei Dimensionen existieren. Im letzten Jahrzehnt hat sich nach der bahnbrechenden Arbeit von Siviloglou und Christodoulides über Airy-Strahlen erhebliches Interesse an nicht-beugenden Strahlen entwickelt. Da die Airy-Strahlen auch in zwei Dimensionen existieren können, eignen sie sich besonders für die planarephotonik, z. B. an Metall-Dielektrikum-Grenzflächen. In dieser Doktorarbeit wird die Erzeugung von Airy-Strahlen und deren Eigenschaften an der Metall-Dielektrikum-Grenzfläche eingehend untersucht. Der Kern dieser Arbeit untersucht die räumliche und raum- zeitliche Entwicklung von Airy-Plasmonen. Ausreichendes Hintergrundwissen über elektromagnetische Theorie und numerische Methoden wurde dafür benötigt. Wir haben die räumlichen Eigenschaften von Airy-Plasmonen mit Hilfe der Photoemissions- Elektronenmikroskopie untersucht und eine rigorose Finite-Di erenzen-Zeitbereichsm- ethode angewendet. Die Ergebnisse wurden auch durch die Verwendung einer Strahl- propagationsmethode (BPM) bestätigt. Die BPM bietet eine Simulationsmethode zur schnelleren Optimierung der Struktur des anregungsgitters der Airy-Plasmonen. Diese Arbeit quantifiziert weiter die Erzeugungse zienz der nichtparaxialen Airy-Plasmonen eines Beugungsgitters. Es wurde eine breitbandige Erzeugungsbandbreite von Airy- Plasmonen gefunden, was einen gangbaren Weg zur Untersuchung von ultrakurz ge- pulsten Airy-Plasmonen darstellt. Das Beugungsgitter wurde optimiert, um die ultra- kurzen Airy-Plasmonenpulse zu erzeugen. Die raumzeitliche Entwicklung von Airy- Plasmonenpulsen wurde numerisch untersucht. Ein analytisches, semi-analytisches und numerisches Modell wurden eingesetzt, um die Trajektorie der zeitgemittelten Airy-Plasmonenpulse zu untersuchen.

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