Poynting for Optics 解析事例：表面プラズモンの解析

表面プラズモンが金属と誘電体の界面に閉じ込められて伝搬する現象を解析し、その挙動をアニメーションで示しています。界面に置かれた波源の励振方向に対する表面プラズモン発生の有無や、銀薄膜上に微細ギャップがある場合に光が放射される現象を再現しています。

表面プラズモン

表面プラズモンは物質表面の電荷や分極の集団的振動により発生します。表面平行方向には波動として伝搬し、垂直方向には指数関数的に減少する性質を持っています。

波長より小さな領域に光を局在化できるため、近接場光学において重要な現象です。工学分野でも発光素子の高輝度化^［注1］や大容量ストレージ技術などに利用されています。

［注1］

K. Okamoto, et al., IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 15, No. 2, pp. 1190-1209 (2009)

解析モデル

銀薄膜表面に波源を配置して、面に平行方向の電界成分を励振します。

Y方向は周期境界条件を適用し、2次元モデルとして計算しています。

計算結果

表面プラズモンからの光放出

銀薄膜上に作成した微細なギャップにより表面プラズモンが変調し、光が放出される現象を再現しています。