Respuesta óptica no-local de microestructuras metalodieléctricas

Abstract

"En este trabajo discutimos la propagación de las ondas electromagnéticas a través de un arreglo periódico unidimensional de bicapas con inclusiones metálicas. Sobre la base del formalismo de la ecuación cinética de Boltzmann para la función de distribución de los electrones de conducción, se estudia teóricamente la estructura de bandas fotónica de la estructura binaria dieléctrico-metal. Utilizando la relación no-local constitutiva entre la densidad de corriente eléctrica y el campo eléctrico dentro de la capa metálica, la ecuación de dispersión para los eigenmodos fotónicos en el arreglo periódico, se expresa analíticamente en términos de las impedancias superficialesen las interfases de las capas del metal y del dieléctrico. En el caso en el que las capas metálicas son muy delgadas, el espectro óptico de la red exhibe bandas de paso muy delgadas como resultado del contraste fuerte entre las impedancias del dieléctrico y del metal. Estas bandas de paso estrechas se atribuyen a las resonancias de Fabry-Perot en la capa relativamente gruesa del dieléctrico. La no-localidad metálica está muy pronunciada en el infrarrojo y, por lo tanto, el efecto no-local sobre el espectro de bandas fotónicas de la red puede ser fuerte cuando las resonancias de Fabry-Perot están en ese rango de frecuencias. Nuestros resultados han sido comparados con aquellos que se obtienen con el modelo local de Drude-Lorentz. Se encuentran diferencias notables no sólo en la magnitud, sino también en el signo de la parte real del número de onda de Bloch en la resonancia de Fabry-Perot."