Evanescent Waves in Optics: An Introduction to Plasmonics

این تک نگاری یک بحث مقدماتی در مورد امواج و پلاسمون های ناپدید ارائه می دهد، خواص و کاربردهای آنها را توصیف می کند و نشان می دهد که چگونه هنگام کار با اپتیک های نانومقیاس اساسی هستند. اپتیک میدان دور برای طراحی، توصیف و عملکرد دستگاه‌هایی در این مقیاس نانومتری مناسب نیست. در عوض باید با مدل‌های مبتنی بر اپتیک میدان نزدیک و امواج ناپایدار سطحی کار کرد. رشته جدید پلاسمونیک به گونه‌ای رشد کرده است که تولید و کاربرد پلاسمون‌ها را هم به‌عنوان یک برانگیختگی سیار در یک نانوساختار و هم به‌عنوان تقویت ثابت میدان الکتریکی در نزدیکی سطوح نانو فلزی در بر می‌گیرد.

کتاب با مروری کوتاه آغاز می‌شود. از مفاهیم اساسی الکترومغناطیس، سپس امواج ناپایدار را از طریق بازتاب و شکست معرفی می کند، و نشان می دهد که چگونه آنها در مسائل پراش ظاهر می شوند، قبل از بحث درباره نقش آنها در موجبرها و حسگرهای نوری. قبل از معرفی پلاسمون ها، کاربرد امواج ناپایدار در دستگاه های با وضوح فوق العاده به طور خلاصه ارائه شده است. پلاریتون های پلاسمون سطحی (SPPs) سپس تحت درمان قرار می گیرند و کاربردهای بالقوه آنها را در مدارهای فوق فشرده نیز برجسته می کند. این کتاب با بحث در مورد کمی کردن امواج ناپایدار و پردازش اطلاعات کوانتومی به پایان می‌رسد.

این کتاب برای دانشجویان و محققانی در نظر گرفته شده است که می‌خواهند وارد این حوزه شوند یا بینش داشته باشند. به موضوع این یک کتاب درسی نیست، بلکه صرفاً مقدمه ای برای بحث های کامل تر و عمیق تر است. حوزه پلاسمونیک در ده سال گذشته منفجر شده است و بیشتر مطالب مورد بررسی در این کتاب در مقالات اصلی یا مروری پراکنده است. یک درمان جامع کوتاه وجود ندارد. این کتاب دقیقاً همین را ارائه می‌کند.

This monograph provides an introductory discussion of evanescent waves and plasmons, describes their properties and uses, and shows how they are fundamental when operating with nanoscale optics. Far field optics is not suitable for the design, description, and operation of devices at this nanometre scale. Instead one must work with models based on near-field optics and surface evanescent waves. The new discipline of plasmonics has grown to encompass the generation and application of plasmons both as a travelling excitation in a nanostructure and as a stationary enhancement of the electrical field near metal nanosurfaces.

The book begins with a brief review of the basic concepts of electromagnetism, then introduces evanescent waves through reflection and refraction, and shows how they appear in diffraction problems, before discussing the role that they play in optical waveguides and sensors. The application of evanescent waves in super-resolution devices is briefly presented, before plasmons are introduced. The surface plasmon polaritons (SPPs) are then treated, highlighting their potential applications also in ultra-compact circuitry. The book concludes with a discussion of the quantization of evanescent waves and quantum information processing.

The book is intended for students and researchers who wish to enter the field or to have some insight into the matter. It is not a textbook but simply an introduction to more complete and in-depth discussions. The field of plasmonics has exploded in the last ten years, and most of the material treated in this book is scattered in original or review papers. A short comprehensive treatment is missing; this book is intended to provide just that.