Proceso de formacion de excitaciones colectivas en superredes 1D con metamateriales transparentes a partir del acoplamiento de polaritones superciales de tipo plasmonico

GUILLERMO ORTIZ; DEPINE, RICARDO; MARIANA ZELLER; CUEVAS, MAURO

Cordoba

Congreso; 105 Reunion de la Asociacion Física Argentina, Córdoba; 2020

Asociacion Física Argentina

En este trabajo investigamos teóricamente la estructura de bandas fotónicas de superredes unidimensionales binarias compuestas de un material dieléctrico convencional, transparente, no-magnético y con índice de refracción positivo y por un metamaterial también transparente, pero con índice de refracción negativo, caracterizado por valores de permeabilidad eléctrica y permitividad magnética reales y simultáneamente negativas. Para obtener las curvas de dispersión, se supone que las permitividades y las permeabilidades son constantes, independientes de la frecuencia, en todas las capas. Tal como se obtuvo en la referencia cite{ZellerAFA2014} para el caso de capas con metamateriales extit{no transparentes}, con índice de refracción puramente imaginario, en este trabajo mostramos que en el caso de materiales transparentes, la formación de las bandas debajo o entre las líneas de luz de los materiales constitutivos, también se puede entender como producto de la interacción entre modos superficiales, localizados en las fronteras entre dos capas adyacentes. Para ilustrar el proceso de formación de bandas se parte del caso de una sola capa de metamaterial rodeada por medios semiinfinitos y luego se va construyendo un medio periódico con el agregado de capas equiespaciadas. Dado que la estructura resulta periódica en unadirección, a medida que aumenta el número de capas la forma de los campos tiende a la de los modos de Floquet-Bloch. Tanto las características físicas de los modos colectivos como el mecanismo de formación de una onda superficial en la superficie de separación entre un semiespacio homogéneo y la superred (onda de Tamm cite{Akhlesh-Libro-OS}), se ilustran empleando dos formalismos teóricos complementarios que corresponden a situaciones con y sin onda incidente. Como los modos colectivos no se acoplan directamente con un fotón, su excitación requiere configuraciones especiales. En este trabajo empleamos reflexión total frustrada en la configuración de Otto. El problema con onda incidente nos permite obtener información adicional, no contenida en el problema de modos, como por ejemplo la distancia óptima para sintonizar los modos de superficie. Esta información podría ser relevante para el diseño de escenarios experimentales basados en la aplicación de los modos colectivos.