Corrugated metallic films for detecting and sensing light in the visible and infrared regimes

Abstract

En esta tesis se estudia la respuesta óptica de nanoestructuras metálicas, específicamente la transmisión a través de ranuras y agujeros estrechos con dimensiones menores que la longitud de onda de la luz incidente. Los resultados se obtienen para las regiones visible e infrarroja del espectro. En primer lugar, se optimiza la transmisión a través de una ranura central rodeada por una red simétrica de surcos periódicos, tallados en la superficie de una lámina metálica de oro. Para este sistema se describe un algoritmo que de manera sistemática permite obtener estructuras óptimas en transmisión. Se considera también el caso de estructuras no periódicas y con surcos no necesariamente idénticos. Luego se estudia la transmisión a través de una ranura, cuando la lámina metálica es iluminada por luz focalizada a través de una lente cilíndrica convencional. Se muestra que la lente hace que las eficiencias en transmisión a través de la ranura sean alrededor del 80%, la cual puede incrementarse alrededor de un 6% si se incluye la corrugación, para los casos considerados. A continuación se construye un sistema formado por dos estructuras diferentes, de ranura más corrugación, traslapados. Este sistema puede detectar dos longitudes de onda diferentes y cercanas en el espectro, ajustando la geometría de las estructuras que lo componen. En este caso se estudia la transmisión en función de la distancia relativa entre las dos ranuras. En la parte final se analiza la sensibilidad en su respuesta óptica que muestran los agujeros circulares y rectangulares aislados, frente a la polarización de la luz incidente. En caso de agujeros circulares se estudia la orientación que presenta la distribución de los campos dispersados lejanos con respecto al campo magnético incidente. De manera similar, se muestra como un agujero rectangular puede actuar como un polarizador del campo magnético incidente.