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Promotionsvortrag Physik: Light propagation at the cut-off of metal-dielectric nanostructures

Sep 03
3. September 2019 10:30 - 11:30
Hörsaal F, Physikum, Staudtstr. 5, Erlangen

Einladung zum Promotionsvortrag von Herrn Daniel Ploß:
“Light propagation at the cut-off of metal-dielectric nanostructures“

Für Frequenzen unterhalb der sogenannten cut-off Frequenz existieren keine geführten Moden in einem Wellenleiter. Die cut-off Frequenz hängt von der Geometrie und der Materialzusammensetzung des Wellenleiters ab. Der Lichttransport stoppt nicht einfach am Cut-off, sondern zeigt verblüffende physikalische Effekte in der Nähe dieses Frequenzbereiches, beispielsweise das sehr starke Anwachsen der effektiven Wellenlänge. Derartige Wellenleiter existieren in der Natur nicht und werden als ein “Epsilon-Nahe-Null” (ENZ) Metamaterial bezeichnet. Die ‚Super-Kopplung’ durch ENZ Medien, verbunden mit nicht ENZ-Wellenleitern, ist im THz-Bereich ein Anwendungsziel.
Im ersten Teil des Vortrags wird auf einen eigens gefertigten, zwei-dimensionalen Metall-Glass-Metall Wellenleiter mit konstanter Dicke im Nanometerbereich eingegangen, durch welchen eine photonische Grundmode propagiert. Das Spektrum dieser Mode wird mittels eines Super-Kontinuum Lasers variiert (λ0=1,0μm – 1,7μm). Durch den Einbau eines Doppelspalts nach Thomas Young und der Vermessung des Interferenzmusters konnte im Experiment der effektive Brechungsindex der photonischen Grundmode extrahiert werden, welcher für zunehmende Vakuumwellenlängen gegen Null geht. Auch wurde herstellungsbedingt eine signifikante Verschiebung der cut-off Wellenlänge in Richtung höherer Energien gemessen. Die Ursache konnte durch numerische Simulationen bestätigt werden.
Im zweiten Teil des Vortrags wird die spontane Erzeugung azimutal polarisierter Feld-komponenten im Inneren einer konisch zulaufenden und um 60° gebogenen optischen Faser mit einem Metallmantel untersucht. Dieser Vorgang führt zur Emission eines longitudinalen magnetischen Feldes mit subwellenlängengroßer Dimension an der Endspitze der Faser, was Anwendungen in der Nanooptik findet. Experimentell und numerisch wurde gezeigt, dass in diesen speziell geformten Faserspitzen azimutal polarisierte Felder mit einem Intensitätsanteil von ca. 55% für λ0=1550nm erzeugt werden. Die Entstehung dieser Feldverteilungen wird im Vortrag erläutert sowie der Einfluss des Cut-off für die Modenselektion.
(Vortrag auf Deutsch)

Dem Vortrag schließt sich eine Diskussion von 15 Minuten an. Vortrag und Diskussion sind öffentlich. Diesen Verfahrensteilen folgt ein nicht öffentliches Rigorosum von 45 Minuten.