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構造化した金属表面におけるテラヘルツ表面プラズモンポラリトンの強く閉じ込められた導波

Nature Photonics 2, 3 doi: 10.1038/nphoton.2007.301

<p>メタマテリアルはサブ波長の構造を持った人工材料であり、自然に生じる材料では実現できないスペクトル領域へ磁気応答と電気応答を変換できる。今回我々は、サブ波長周期のピットの2次元配列で装飾された金属表面からなる平坦なプラズモニック・メタマテリアルに強く束縛されたテラヘルツ電磁表面モードの伝搬と閉じ込めを直接測定した結果を報告する。これらのモードは表面プラズモンポラリトンであり、有効プラズマ周波数は表面の幾何学構造によって完全に制御される。モードスペクトルと空気中への侵入深さは、電磁バンド端より下では波長スケールで表面へエネルギーが強く閉じ込められることを示している。これは、このスペクトル領域において平坦な金属表面で見られる非常に弱い閉じ込めとは著しく異なる。これらの結果は、構造化した完全導体表面を伝搬する表面プラズモンポラリトンの解析モデルと数値モデルに良く一致し、プラズモニック・メタマテリアルは光学部品の小型化に役に立ち、改良型の化学センサーや生化学センサーにつながると示唆される。</p>

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