Cambios de fase en la luz esparcida por nanoantenas ópticas
Los componentes ópticos comunes, como las lentes y los prismas, basan su operación en la acumulación gradual de la fase a lo largo del camino óptico. El trabajo que se presenta en esta tesis está motivado por las posibilidades de diseño que abre un nuevo tipo de dispositivo óptico cuyo principio de...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2014 |
| País: | México |
| Institución: | Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada |
| Repositorio: | Repositorio Institucional CICESE |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | oai:cicese.repositorioinstitucional.mx:1007/543 |
| Acceso en línea: | http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/543 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | info:eu-repo/classification/Autor/Nanoantenas info:eu-repo/classification/cti/1 info:eu-repo/classification/cti/22 info:eu-repo/classification/cti/2209 |
| Sumario: | Los componentes ópticos comunes, como las lentes y los prismas, basan su operación en la acumulación gradual de la fase a lo largo del camino óptico. El trabajo que se presenta en esta tesis está motivado por las posibilidades de diseño que abre un nuevo tipo de dispositivo óptico cuyo principio de operación se basa en la introducción de cambios locales de fase en el frente de onda reflejado y/o transmitido. Lo anterior se puede lograr con lo que se han llamado metasuperficies. Los diseños reportados de metasuperficies consisten de arreglos de resonadores nano ópticos para operación a longitudes de onda del infrarrojo (alrededor de 8µm) cuya respuesta en fase especificada dentro del rango elemental de 0 a 2π. Motivados por las posibilidades de esta estrategia para diseñar componentes ópticos novedosos en el visible, en esta tesis se presenta un estudio teórico y numérico de las propiedades ópticas de esparcimiento (principalmente los cambios de fase) de nanopartículas metálicas en la región visible del espectro electromagnético. Para mejorar nuestra intuición sobre el problema, utilizamos primero técnicas analíticas basadas en la aproximación cuasiestática y estudiamos la respuesta en fase de nanopartículas esféricas y esferoidales. Encontramos que, para polarización lineal incidente, la respuesta en fase de nanoesferas y nanoesferoides está limitada al rango de 0 a π. Con el propósito de ampliar este intervalo, y para superar las limitaciones de la aproximación cuasiestática, en lo que respecta a tamaños y formas de las partículas, realizamos cálculos más realistas utilizando el método de la aproximación de dipolos discretos. Nos concentramos en el caso de cilindros con terminaciones semiesféricas (nanobarras), dando especial atención a la respuesta en fase. Se consideran diferentes tamaños y orientaciones de las nanobarras con el propósito de conseguir el control deseado de la respuesta en fase. Encontramos que en la componente ortogonal de la luz esparcida, la fase puede cubrir el intervalo completo de 0 a 2π y que esta respuesta se puede sintonizar sobre todo el intervalo visible del espectro. Con estos resultados se propone un diseño de metasuperficie periódica compuesta por ocho nanobarras en cada célula elemental, que funciona como un prisma para una longitud de onda de 633nm. El diseño es evaluado empleando un modelo basado en el principio de Huygens-Fresnel |
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