Anregung einzelner Nanostrukturen mit hochfokussierten Vektorfeldern:
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| Published: |
Erlangen
Erlangen Scientific Press
2012
|
| Series: | Progress in modern optics
49 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1. EINLEITUNG 1
1.1. UNKONVENTIONELLE POLARISATIONSZUSTAENDE UND POLARISATIONSANGEPASSTE
LICHT STRAHLEN 1
1.2. RESONANTE NANOSTRUKTUREN ALS BAUSTEINE FUER METAMATERIALIEN 4
1.2.1. SPLITRING-RESONATOREN 6
2. THEORETISCHE GRUNDLAGEN 1 5
2.1. RESONANTE NANOSTRUKTUREN AN LUFT-DIELEKTRIKA-GRENZFLAECHEN -
EINFLUSS EINES SUBSTRATES 15
2.2. POLARISATIONSEFFEKTE BEI STARKER FOKUSSIERUNG POLARISIERTEN LICHTS
. . . . 18 2.2.1. LOESUNGEN DER PARAXIALEN WELLENGLEICHUNG 18
2.2.2. BESCHREIBUNG DER VERWENDETEN EINGANGSFELDVERTEILUNGEN 21 2.2.3.
VEKTORIELLE BEUGUNGSTHEORIE NACH DEBYE, RICHARDS UND WOLF
POLARISATIONSEFFEKTE BEI STARKER FOKUSSIERUNG 23
2.2.4. FOKALE FELDVERTEILUNG EINER STARK FOKUSSIERTEN. LINEAR
POLARISIERTEN TEMOO-MODE 27
2.2.5. FOKALE FELDVERTEILUNG EINER STARK FOKUSSIERTEN, Y-POLARISIERTEN
TEMIOMODE 29
2.2.6. FOKALE FELDVERTEILUNG EINER STARK FOKUSSIERTEN, AZIMUTAL POLARI
SIERTEN RINGMODE 31
3. NUMERISCHE SIMULATIONEN 3 5
3.1. DIE FINITE-ELEMENTE-METHODE (FEM) 35
3.1.1. ALLGEMEINE VORGEHENSWEISE ZUM LOESEN VON RANDWERTPROBLEMEN MITTELS
FEM 36
3.2. SIMULATION DER INTERAKTION VON EBENEN WELLEN UND
POLARISATIONSANGEPASSTEN LICHTSTRAHLEN MIT EINZELNEN NANOSTRUKTUREN 37
3.2.1. PHYSIKALISCHE UND GEOMETRISCHE MODELLIERUNG DER
LICHT-MATERIEWECHSELWIRKUNG 38
3.2.2. IMPLEMENTIERUNG HOCHFOKUSSIERTER VEKTORSTRAHLEN - METHODEN . 46
4. EXPERIMENTELLE DURCHFUEHRUNG 4 9
4.1. FABRIKATION UND CHARAKTERISIERUNG DER UNTERSUCHTEN PROBEN 49
4.1.1. PROBENCHARAKTERISIERUNG MITTELS RASTERELEKTRONENMIKROSKOPS . . 50
4.1.2. DESIGN DER NANOSTRUKTUREN, PROBENLAYOUT UND MARKERSTRUKTUREN 54
4.2. AUFBAU DES BASISSETUPS 58
4.2.1. STRAHLERZEUGUNG, SPEKTRALE FILTERUNG UND STRAHLANALYSE 59
4.2.2. POLARISATIONSKONVERSION MITTELS FLUESSIGKRISTALLZELLE 60
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IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
4.2.3. MESSTURM UND STRAHLFOKUSSIERUNG 67
4.2.4. PROBENHALTER. DETEKTION UND PROBENPOSITIONIERUNG 69
4.3. AUFBAU DES MODIFIZIERTEN SETUPS 71
4.3.1. STRAHLERZEUGUNG 71
4.3.2. MESSTURM. STRAHLFOKUSSIERUNG UND ERWEITERTER DETEKTIONSBEREICH IN
REFLEXION 73
4.3.3. ADAPTIERTER PROBENHALTER. PROBENPOSITIONIERUNG UND ERWEITERTER
DETEKTIONSBEREICH IN TRANSMISSION 75
4.3.4. ZUSAMMENFASSUNG DER MODIFIKATIONEN UND DARAUS RESULTIERENDE
MESSMOEGLICHKEITEN BZW. VORTEILE 79
4.4. JUSTAGE DER MESSAUFBAUTEN 79
4.5. EXPERIMENTELLE MESSMETHODEN UND MESSTECHNIKEN 84
4.5.1. MESSPROGRAMM 84
4.5.2. MOEGLICHKEITEN ZUR BESTIMMUNG DER FOKUSPOSITION 87
4.5.3. VORGEHENSWEISE BEI EINER MESSUNG 90
4.5.4. NORMIERUNG DER MESSDATEN 101
5. EXPERIMENTELLE UND NUMERISCHE ERGEBNISSE 105
5.1. VERMESSUNG DER RESONANZSPEKTREN EINZELNER NANOSTRUKTUREN 106 5.1.1.
EXPERIMENTELL ERMITTELTE RESONANZSPEKTREN EINZELNER SPLITRINGRESONATOREN
UND ANDERER NANOSTRUKTUREN 106
5.1.2. NUMERISCH BESTIMMTE RESONANZSPEKTREN UND STRUKTUR DER RESO
NANZEN 110
5.1.3. SENSITIVITAET DER MESSMETHODE GEGENUEBER GEOMETRIEVARIATIONEN
EINZELNER SRR 115
5.2. FERNFELDANALYSE DER POLARISATIONS- UND INTENSITAETSVERTEILUNG DES
STREU FELDES EINZELNER, RESONANT ANGEREGTER NANOSTRUKTUREN 117
5.2.1. EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE 121
5.2.2. VERGLEICH MIT NUMERISCHEN ERGEBNISSEN 127
5.3. GEZIELTE ANREGUNG DER RESONANZEN EINZELNER NANOSTRUKTUREN MITTELS
POLARISATIONSANGEPASSTER FELDVERTEILUNGEN 132
5.3.1. EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE 134
5.3.2. NUMERISCHE ERGEBNISSE 159
6. WEITERE ERGEBNISSE UND AUSBLICK 1 6 3
6.1. WEITERE ERGEBNISSE ZU MESSUNGEN AN EINZELNEN SRRS 163
6.1.1. REFERENZMESSUNGEN MIT EINER STARK FOKUSSIERTEN, X-POLARISIERTEN
TEM 10-MODE 163
6.1.2. POLARISATIONSAUFGELOESTE SCANMESSUNGEN 166
6.2. AUSBLICK 168
6.2.1. MOEGLICHE, TECHNISCHE WEITERENTWICKLUNGEN DER MESSAUFBAUTEN,
MESSTECHNIKEN UND MESS-SOFTWARE 169
6.2.2. WEITERE SCHRITTE IN DER NUMERIK 171
6.2.3. WEITERE WISSENSCHAFTLICHE SZENARIEN 172
IMAGE 3
I I I
7. WEITERE, BEARBEITETE PROJEKTE 177
A. ANHANG 181
A.L. ZUM GEWAEHLTEN LOESUNGSVERFAHREN DER ZU LOESENDEN GLEICHUNGSSYSTEME .
181 A.2. ZUR VORKONDITIONIERUNG NUMERISCH ZU LOESENDER GLEICHUNGSSYSTEME
. . . 182 A.3. DAS EBEAM-LITHOGRAFIE-VERFAHREN - GRUNDPRINZIPIEN UND
PROZESS-SCHRITTE ZUR PROBENHERSTELLUNG 184
A.4. DAS FIB-LITHOGRAFIE-VERFAHREN - GRUNDPRINZIPIEN UND
PROZESS-SCHRITTE ZUR PROBENHERSTELLUNG 186
A.5. VERWENDETE, ELEKTRONISCHE VERSTAERKERSCHALTUNG 188
A.6. WEITERE METHODEN ZUR MESSUNG VON RESONANZSPEKTREN 189
A.7. GEOMETRISCHE RUECKTRANSFORMATION DES NUMERISCH BESTIMMTEN WINKEL
SPEKTRUMS DES ELEKTRISCHEN FERNFELDES 191
A.8. FITROUTINE UND FEHLERABSCHAETZUNG 193
A.8.1. FITMETHODE DER KLEINSTEN QUADRATE (LEAST-SQUARES) 193
A.8.2. FEHLERABSCHAETZUNG NACH DER X 2-METHODE 194
LITERATURVERZEICHNIS 199
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