Ausbreitung von optischen und THz-Plasmonen auf planaren und zylindrischen Wellenleitern

Edelmann, André GND

The field of plasmonics deals with electromagnetic fields, which can be confined and controlled in dimensions of the order of the wavelength. Related applications can usually be found in the field of nanophotonics, but also in other areas such as in THz-technology. The thesis focuses on plasmonic waveguides. The activities cover the fundamental characteristics of planar plasmonic waveguides, in particular, the influence of the structure on the propagation. These studies are carried out by numerical methods in the optical region. Special attention is paid to the selfimaging phenomenon in plasmonic multimode waveguides. Based on these findings plasmonic devices are developed and discussed. Further consideration addresses the specific problem of coupling free-space THz-radiation to plasmonic waveguides. A detailed analysis of the “endfire”-coupling method is given where cylindrical waveguides are used. Die Plasmonik ermöglicht es, elektromagnetische Felder auf kleinstem Raum zu konzentrieren und zu beeinflussen. Anwendungsgebiete finden sich vor allem im Bereich der Nanophotonik, sind aber darüber hinaus auch in anderen Disziplinen wie der THz-Technologie anzutreffen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit plasmonischenWellenleitern. Zunächst werden grundlegende Betrachtungen am homogenen und querstrukturierten planaren plasmonischen Wellenleiter durchgeführt. Besondere Aufmerksamkeit kommt hierbei dem im multimodigen plasmonischen Wellenleiter auftretenden Selbstabbildungseffekts zu. Ausgehend von diesen numerischen Untersuchungen werden plasmonische Bauelemente für Anwendungen in der Nanophotonik abgeleitet und charakterisiert. Der weitere Verlauf der Arbeit widmet sich den besonderen Bedingungen, die bei der Ankopplung von Freiraum THz-Strahlung an einen plasmonischen Wellenleiter zu berücksichtigen sind. Hierzu wird eine ausführliche Untersuchung der „endfire“-Ankopplungsmethode an einem zylindrischen plasmonischen Wellenleiter durchgeführt.

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Edelmann, André: Ausbreitung von optischen und THz-Plasmonen auf planaren und zylindrischen Wellenleitern. Hagen 2015. FernUniversität in Hagen.

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