Влияние металлических нановключений и поверхности на спектр возбуждений в фотонном кристалле

Получено дисперсионное уравнение для возбуждений одномерного фотонного кристалла электромагнитной волной на основе метода связанных волн. Фурье-компоненты диэлектрической функции промоделированы для фотонного кристалла с учетом его поверхностной структуры и включений, имеющих отрицательную диэлектрическую проницаемость. Выведена формула, связывающая размер отверстия поверхностной поры с диаметром глобул, образующих кристаллическую структуру. Исследованы решения дисперсионного уравнения для случаев незаполненного и заполненного фотонного кристалла. В последнем случае в поры были введены металлические нановключения. Показано, что в первом случае кратные корни дисперсионного уравнения отсутствуют. Во втором - были обнаружены кратные корни, являющиеся точками поворота. Проанализировано влияние включений диаметром 1...32 нм. Размеры металлических нановключений определялись размерами пор для глобулярного фотонного кристалла с брэгговским максимумом отражения в видимой части спектра. Учтено поглощение света такими частицами.

Литература

[1] Агранович В.М., Гинзбург В.Л. Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии и теория экситонов. М.: Наука, 1974. 752 с.

[2] Kuai S.L., Bader G., Ashrit P.V. Tunable electrochromic photonic crystals // Appl. Phys. Lett. 2005. Vol. 86. P. 221110/1-221110/3.

[3] Gorelik V.S., Yurasov N.I., Voinov Yu.P., Samoilovich M.I., Gryaznov V.V. The Reflectance Spectra of Photonic Crystals with Embedded Ferrite Inclusions // Solid State Phenomena. 2009. Vol. 152-153. P. 518-521.

[4] Войнов Ю.П., Горелик В.С., Злобина Л.И., Филатов В.В. Спектры отражения опалов с порами, заполненными золотом или серебром // Неорганические материалы. 2009. Т. 45. № 10. С. 1211-1216.

[5] Fang M., Volotinen T.T., Kulkamin S.S., Belova L., Rao K.W. Effect of embedding Fe3O4 nanoparticles in silica spheres on the optical transmission properties of three-diemensional magnetic photonic crystals // J. Appl. Phys. 2010. Vol. 108. P. 103501/1-103501/6.

[6] Кузелeв М.В., Рухадзе А.А. Методы теории волн в средах с дисперсией. М.: Физматлит, 2007. 270 с.

[7] Физические величины: Справочник / Под. ред. И.С. Григорьева, Б.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

[8] Прохоров Г.В., Леденев М.А., Колбеев В.В. Пакет символьных вычислений Maple V. М.: Компания "Петит", 1997. 200 с.

[9] Kreibig U. Anomalous frequency and temperature dependence of the optical absorption of small gold particles // J. Phys. (France) IV. Colloq. C2. 1977. Vol. 38. Suppl. No. 7. P. 97-103.