Plasmonische Nanostrukturen auf nichtlinearen optischen Kristallen

Abstract

Lokalisierte Oberflächenplasmonen lassen sich als kollektive Schwingungen der Elektronen in kleinen Metallpartikeln beschreiben. Die Partikelgröße, Form und Umgebung des Metallpartikels spielen dabei eine wichtige Rolle für eine resonante Schwingung. Als antreibende Kraft der Leitungselektronen dient Licht im nahen Infrarot und sichtbaren Wellenlängenbereich. Da die Metallpartikel wiederum Licht aussenden, das im Spektrum sichtbarer elektromagnetischer Strahlung liegt, werden sie als optische Antenne bezeichnet. Die Anregungen der Metallpartikel mittels Licht weisen an den Plasmonenresonanzen lokal sehr hohe Feldstärken auf. Die lokale elektrische Feldüberhöhung wurde in dieser Arbeit für die Verstärkung der zweiten Harmonischen von kommerziellen Lithiumniobat-Kristallen genutzt. Hierfür wurde ein Hybridsystem aus Gold- Nanostrukturen und nichtlinearen Kristallen hergestellt und auf eine Verstärkung der Frequenzverdopplung untersucht. Die Resonanzwellenlänge der mit Licht angeregten Gold- Nanostrukturen wurde an die Wellenlänge des Lasers angepasst, um eine Verstärkung der Frequenzverdopplung zu erzielen. Eine maximal etwa sechzigfache Verstärkung der Frequenzverdopplung im Laserfokus des strukturierten gegenüber dem reinen nichtlinearen Kristall wurde vermessen.