Orientador: Hugo Enrique Hernandez Figueroa

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

Resumo: O projeto e o estudo de lentes plasmônicas operando nos comprimentos de onda de 650nm e 1550nm são, aqui, apresentados. Uma lente desse tipo permite que a luz proveniente de um guia de ondas micrométrico, por exemplo, uma fibra óptica, seja acoplada em estruturas como guias de ondas...

Resumo: O projeto e o estudo de lentes plasmônicas operando nos comprimentos de onda de 650nm e 1550nm são, aqui, apresentados. Uma lente desse tipo permite que a luz proveniente de um guia de ondas micrométrico, por exemplo, uma fibra óptica, seja acoplada em estruturas como guias de ondas nanométricos ou nanocavidades ressonantes, a distâncias curtas, reduzindo, sobremaneira, a área necessária somente para acoplamento. São analisadas, também, as condições do foco para que haja um acoplamento eficiente de luz aos guias de ondas nanométricos. O foco conformado por essa lente localiza-se a distâncias da ordem de um comprimento de onda. A lente plasmônica recebe essa denominação por utilizar os polaritons de plasmons de superfície como meio de transportar a luz pela lente. Os polaritons de plasmons de superfície são ondas eletromagnéticas superficiais que se propagam na interface entre um meio dielétrico e um meio condutor. Eles permitem que haja modos propagantes em guias de ondas com dimensões muito inferiores ao limite da difração, como em fendas nanométricas recortadas em um filme metálico. é possível controlar a constante de propagação e, por conseguinte, a variação de fase dentro de uma fenda desse tipo, controlando a espessura da mesma. Dispondo várias fendas ao longo de um filme metálico, é possível projetar uma lente plana pelo controle da modulação da fase de saída dessas diversas fendas. Esse comportamento é semelhante ao de um arranjo de antenas, porém, o foco é formado na região de campo próximo. Após uma varredura dos parâmetros construtivos da lente, foi possível obter uma lente de perfil plano que permita o acoplamento eficiente entre guias de ondas com diferenças de dimensão de mais de uma ordem de grandeza dentro de distâncias da ordem de um comprimento de onda. Uma proposta de lente posicionada na ponta de uma fibra óptica é sugerida, a qual permite o acoplamento ou excitação de uma ou mais estruturas ópticas ao mesmo tempo

Abstract: The project and the study of plasmonic lenses operating in the wavelengths of 650nm and 1550nm are presented. Such a lens allows the light coupling from a microsized waveguide, for instance, an optical fiber, to nanosized structures such as nano-waveguides or nano-cavities, within short...

Abstract: The project and the study of plasmonic lenses operating in the wavelengths of 650nm and 1550nm are presented. Such a lens allows the light coupling from a microsized waveguide, for instance, an optical fiber, to nanosized structures such as nano-waveguides or nano-cavities, within short distances, reducing the amount of area used just for coupling. It is also analyzed the focus conditions for efficient coupling to dielectric nano-waveguides. The lens focus is placed at distances about one wavelength apart. This lens is called plasmonic lens because the excitation of surface plasmon polaritons allows the propagation of light through it. Surface plasmon polaritons are electromagnetic surface waves that propagate along the interface of a dielectric media and a conductor. They allow the formation of propagating modes within waveguides bellow the diffraction limit, such as nano-slits cut into a metallic film. The propagation constant therefore, the phase variation inside such a slit, is controlled by its width. Then, placing several slits along the metallic film, it is possible to design a plane lens by designing the phase modulation of several slits cut into a metallic film. This behavior is similar to an antenna array, however, the focus is formed within the nearfield zone. After some variations on the design parameters, it is obtained a plane lens showing an efficient coupling between different dimensions dielectric waveguides within one wavelength distance from the lens. A lens configuration positioned on a optical fiber is proposed. This configuration allows coupling or excitation of one or more optical structures at the same time