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物理:異常な光透過の微視的理論

Nature 452, 7188 doi: 10.1038/nature06762

光周波数でのナノ開口配列をもつ金属膜を通る異常な光透過という現象は、10年前に初めて観測され、それをきっかけに重要な実験および理論研究が始まった。このような構造は、サブ波長光学、オプトエレクトロニクスデバイスや化学センシングなどに応用可能と考えられるので、その基盤となる物理過程の詳細な解明は重要である。本論文では、サブ波長直径の開口の一次元鎖の1つ1つによる表面プラズモンポラリトン(SPP)モードの散乱を伴う素過程を考慮して、サブ波長の開口の配列を通る透過に関する微視的理論を導出する。これら素過程をコヒーレントに集積させたSPP結合モードモデルを使い、共鳴波長、ピーク透過率、反共鳴など透過スペクトル特性すべてに対する解析的な表式を導く。さらに、このモデルによる予測を完全なベクトル計算の結果と比較することでこのモデルの精度を定量的に吟味でき、光の異常透過の発生にSPPモードやその他の電磁場が及ぼす各々の影響を論じる。このモデルは、この現象に関する我々の理解を大きく広げ、今後のナノプラズモニックデバイス技術に影響するだろう。

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