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Titelaufnahme

Titel
Optical properties and encoding of information of nonlinear and active plasmonic metasurfaces / von Dipl. phys. Felicitas Walter
AutorWalter, Felicitas
BeteiligteZentgraf, Thomas In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen ; Meier, Cedrik In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen
ErschienenPaderborn, 2018
Ausgabe
Elektronische Ressource
Umfang1 Online-Ressource (vi, 88 Seiten) : Diagramme
HochschulschriftUniversität Paderborn, Dissertation, 2018
Anmerkung
Tag der Verteidigung: 23.11.2018
Verteidigung2018-11-23
SpracheEnglisch
DokumenttypDissertation
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-31953 Persistent Identifier (URN)
DOI10.17619/UNIPB/1-438 
Dateien
Optical properties and encoding of information of nonlinear and active plasmonic metasurfaces [4.59 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Metaoberflächen aus plasmonischen Nanoantennen können für viele Anwendungen der Optik und Photonik verwendet werden, da sie im lineare als auch im nichtlinearen Bereich eingesetzt werden können. Dieser Arbeit untersucht Metaoberflächen mit verschiedenen Anwendungszwecken. Plasmonische Antennen können nichtlineare Prozesse durch verschiedene ihrer vielen Eigenschaften beeinflussen. Durch lokalisierte Oberflächenplasmonen, können sie unter Bestrahlung mit Licht ihrer Resonanzfrequenz ein hohes elektrisches Nahfeld erzeugen. Dadurch werden nichtlineare Prozesse in schon nichtlinearen Medien wie z.B. Zinkoxid erhöht. Es wird gezeigt, dass eine zweite Antenne, die an der Wellenlänge des nichtlinearen Signals resonant ist, diese Erhöhung noch weiter verstärkt. Abhängig von ihrer Rotationssymmetrie können plasmonische Nanoantennen auch selbst nichtlineare Signale erzeugen, wenn sie mit zirkular polarisiertem Licht bestrahlt werden. Es werden Messungen an Antennen mit einer fünfzähligen Symmetrie gezeigt, da diese ein Signal der vierten Harmonischen erzeugen sollen. Ein von Nanoantennen generiertes nichtlineares Signal kann auch dazu genutzt werden, eine PIN-Diode in einen Infrarotdetektor umzufunktionieren, da die zweite Harmonische innerhalb der stromerzeugenden Bandlücke liegt. Eine weitere Eigenschaft plasmonischer Metaoberflächen ist die Fähigkeit die Phase des einfallenden Lichtes zu verändern. Es werden zwei Arten der Phasenanpassung untersucht. Mit der Variation über Resonanzen wird gezeigt, dass abhängig vom Materialsystem auch Metaoberflächen gefertigt werden könne, die abhängig vom Umgebungsmedium der Probe zwei Hologramme erzeugen. Mit Hilfe der Pancharatnam-Berry Phase, kann eine Metaoberfläche realisiert werden, die ein Bild kodiert, das nur im Nichtlinearen ausgelesen werden kann.

Zusammenfassung (Englisch)

Metasurfaces made of plasmonic nano antennas offer a great variety of applications in optics and photonics, as they can operate in the linear and nonlinear regime. In this work, metasurfaces with different purposes are investigated.Plasmonic nanoantennas can influence nonlinear generation with different properties. Caused by the localized surface plasmon polaritons, they generate a high electric near field when illuminated with their resonance frequency. This can be used to enhance nonlinear generation processes in already nonlinear media, e.g. zinc oxide. It is shown that a second nanoantenna that is resonant at the nonlinear signal wavelength can increase this enhancement even further. Depending on their rotational symmetry, plasmonic antennas are even capable of generating their own nonlinear signal under illumination with circularly polarized light. Measurements on antennas with a five-fold symmetry are shown, as they are supposed to generate a fourth harmonic signal. A generated nonlinear signal by nano antennas can also convert a PIN diode into an infrared detector, as the second harmonic generation lies within the current generating band gap.Another feature of plasmonic metasurfaces is their ability to change the phase of the incoming light. Two different forms of this phase variation are investigated. With the variation by resonances and the right material system it is possible to fabricate a metasurface that is able to generate two different holograms depending on the surrounding medium of the sample. The Pancharatnam-Berry phase, which also exist in the nonlinear regime, enables a metasurface that encodes an image that can only be read out in the nonlinear as the intensity of this signal can be varied locally.

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