Введение

Чрезвычайная оптическая передача (EOT) - это явление значительно усиленной передачи света через отверстие под длиной волны в иначе непрозрачной металлической пленке, которая была оформлена регулярно повторяющейся периодической структурой. Как правило, когда свет определенной длины волны попадает на отверстие под длиной волны, он дифрактируется изотропически во всех направлениях равномерно, с минимальной передачей дальнего поля. Это понимание из классической теории апертуры, как описано Бете. Однако в EOT регулярно повторяющаяся структура позволяет достичь гораздо более высокой эффективности передачи, до нескольких порядков большего, чем предсказывалось классической теорией апертуры. Впервые он был описан в 1998 году. Это явление, которое было полностью проанализировано с помощью микроскопической модели рассеяния, частично объясняется наличием поверхностных плазмонных резонансов и конструктивной интерференции. Поверхностный плазмон (SP) - это коллективное возбуждение электронов на стыке между проводником и изолятором и является одним из серии взаимодействий между светом и металлической поверхностью, называемой плазмоникой. В настоящее время существуют экспериментальные доказательства того, что EOT находится вне оптического диапазона. Аналитические подходы также предсказывают EOT на перфорированных пластинах с идеальной моделью проводника. Отверстия могут в некоторой степени подражать плазмонам в других областях электромагнитного спектра, где их нет. Затем плазмонический вклад является очень особенной особенностью резонанса EOT и не должен рассматриваться как основной вклад в явление. Более поздние работы показали сильный вклад от перекрывающейся эвансентной волновой связи, что объясняет, почему поверхностный плазмонный резонанс усиливает эффект EOT по обе стороны металлической пленки на оптических частотах, но учитывает передачу в диапазоне терагерц. Были разработаны простые аналитические объяснения этого явления, подчеркивая сходство между массивами частиц и массивами отверстий и устанавливая, что явление доминирует дифракцией.

Приложения

Ожидается, что EOT будет играть важную роль в создании компонентов эффективных фотонических интегральных схем (PIC). Фотонические интегральные схемы аналогичны электронным схемам, но основаны на фотонах вместо электронов. Одним из самых новаторских результатов, связанных с EOT, является возможность реализации леворукого метаматериала (LHM) путем простого сложения массивов отверстий. Еще одна важная область исследований - химическое и биологическое зондирование на основе EOT (например, улучшение обнаружения антител на основе ELISA). Как и в традиционном поверхностном плазмонном резонансном датчике, эффективность EOT варьируется в зависимости от длины волны падающего света и значения компонента в плоскости волнового вектора. Это может быть использовано в качестве средства для преобразования химических связывающих событий путем измерения изменения локальной диэлектрической константы (вследствие связывания целевых видов) как сдвига в спектральном расположении и/или интенсивности пика EOT. Изменение геометрии отверстия изменяет спектральное расположение пика EOT таким образом, что химические события связывания могут быть оптически обнаружены на желаемой длине волны. Изучение на основе EOT предлагает одно ключевое преимущество по сравнению с химическим датчиком SPR в стиле Кречмана, то есть, по сути, является устройством нанометрового микрометрового масштаба; поэтому он особенно поддается миниатюризации.