Discrete and Continuous Models and Applied Computational ScienceDiscrete and Continuous Models and Applied Computational ScienceDiscrete and Continuous Models and Applied Computational Science2658-46702658-7149Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)8490ArticlesСтатьиElaboration of THz Surface Plasmon Spectroscopy MethodРазработка метода спектроскопии поверхностныхплазмонов терагерцового диапазонаZhizhinG NЖижинГ НScientific and Technological Center for Unique Instrumentation, RASНаучно-технологический центр уникального приборостроения РАН-NikitinA KНикитинА КScientific and Technological Center for Unique Instrumentation, RASНаучно-технологический центр уникального приборостроения РАН-LoginovA PЛогиновА ПКафедра общей физики; Российского университета дружбы народов; Peoples Friendship University of RussiaКафедра общей физики; Российского университета дружбы народов-GolovtsovN IГоловцовН ИКафедра общей физики; Российского университета дружбы народов; Peoples Friendship University of RussiaКафедра общей физики; Российского университета дружбы народов-RyjovaT AРыжоваТ АКафедра общей физики; Российского университета дружбы народов-Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation, RASНаучно-технологический центр уникального приборостроения РАНPeoples Friendship University of RussiaРоссийского университета дружбы народовРоссийского университета дружбы народов150120081NO1 (2008)№1 (2008)546508092016Copyright ©; 2008, Жижин Г.Н., Никитин А.К., Логинов А.П., Головцов Н.И., Рыжова Т.А.2008Жижин Г.Н., Никитин А.К., Логинов А.П., Головцов Н.И., Рыжова Т.А.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/miph/article/view/8490Development of surface plasmon (SP) spectroscopy method in teraHertz (THz) spectral
range (30-100 сm 1 or 0.1-10 THz) utilizing free-electron laser (FEL) radiation is described
in the paper. The following issues are considered in it: 1) methods for THz SP excitation by
bulk radiation, as well as the ways of measuring their characteristics; 2) experimental results
on THz SP excitation on aluminum and copper surfaces by FEL radiation with wavelength of
110 and 150 m; 3) the procedure for the sample material THz dielectric constant calculation
using the measured SP complex refractive index; 4) a number of methods implementing THz
SP spectroscopy technique.
Статья посвящена разработке метода спектроскопии поверхностных плазмонов (ПП) терагерцового (ТГц) диапазона (30-100 см 1 или 0,1-10 ТГц) с использованием излучения лазера на свободных электронах (ЛСЭ). В работе описаны: 1) способы возбуждения ТГц ПП объёмным излучением и измерения их характеристик; 2) результаты экспериментов по возбуждению ТГц ПП на поверхности алюминия и меди излучением ЛСЭ
( = 110 и 150 мкм), 3) методика расчёта по комплексному показателю преломления ТГц ПП диэлектрической проницаемости материала образца; 4) ряд разработанных авторами способов реализации спектроскопии поверхности посредством ТГц ПП.
поверхностные плазмонытерагерцовое излучениеинфракрасная спектроскопиялазеры на свободных электронахдиэлектрическая проницаемость металловповерхностные электромагнитные волны[Поверхностные поляритоны. Поверхностные электромагнитные волны на границах сред / под ред. В. М. Аграновича, Д. Л. Миллса. - М.: Наука, 1985. - 525 с.][Никитин А. К. Плазмонная оптометрия: Дисс. д.т.н. / НТЦ УП РАН. - М., 2002. - 270 С.][Zhizhin G. N., Yakovlev V. A. Broad-band spectroscopy of surface electromagnetic waves // Physics Reports. - No 5/6. - 1990. - Pp. 281-289.][Siegel P. H. Terahertz technology // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - Vol. 50, No 3. - 2002. - Pp. 910-955.][Csurgay A. I., Porod W. Surface plasmon waves in nanoelectronic circuits // Intern. J. of Circuit Theory and Applications. - Vol. 32. - 2004. - Pp. 339-361.][Marshall T. C. Free-electron lasers. - Macmillan: N.Y., 1985. - 240 p. - М.: Мир, 1987.- 237 с.][Schlesinger Z., Webb B. C., Sievers A. J. Attenuation and coupling of far infrared surface plasmons // Solid State Comm. - Vol. 39. - 1981. - Pp. 1035-1039.][Эффективность апертурного возбуждения в спектроскопии ПЭВ / Г. Н. Жижин, С. Ф. Паркер, М. А. Честерс, В. А. Яковлев // Оптика и спектроско- пия. - Т. 65, вып. 2. - 1988. - С. 371-375.][Seymour R. J., Krupczak J. J., Stegeman G. I. High efficiency coupling to the overcoated surface plasmon mode in the far infrared // Applied Physics Letters. - Vol. 44, No 4. - 1984. - Pp. 373-375.][Jeon T.-I., Grischkowsky D. THz Zenneck surface wave (THz surface plasmon) propagation on a metal sheet // Applied Physics Letters. - Vol. 88. - 2006. - Art. 061113.][Koteles E. S., McNeill W. H. Far infrared surface plasmon propagation // Intern. J. Infrared and Millimeter Waves. - Vol. 2, No 2. - 1981. - Pp. 361-371.][Steijn K. W., Seymour R. J., Stegeman G. I. Attenuation of far-infrared surface plasmons on overcoated metal // Applied Physics Letters. - Vol. 49, No 18. - 1986. - Pp. 1151-1153.][First experiments on application of free-electron laser terahertz radiation for optical control of metal surfaces / G. D. Bogomolov, Y. U. Jeong, G. N. Zhizhin et al // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - No 5. - 2005. - Pp. 57-63.][Far-infrared time-domain spectroscopy with terahertz beams of dielectrics and semiconductors / D. Grischkowsky, S. Keiding, M. Exter, C. Fattinger // JOSA (B). - Vol. 7, No 10. - 1990. - Pp. 2006-2017.][Time-domain measurements of surface plasmon polaritons in the terahertz frequency range / J. Saxler, J. G. Rivas, C. Janke et al // Physical Rew. (B). - Vol. 69. - 2004. - Art. 155427.][Detection of up to 20 THz with a low-temperature-grown GaAs photoconductive antenna gated with 15 fs light pulses / S. Kono, M. Tani, P. Gu, K. Sakai // Applied Physics Letters. - Vol. 77, No 25. - 2000. - Pp. 4104-4106.][Жижин Г.Н., Москалева М.А., Шомина Е.В. Распространение поверхностных электромагнитных волн по металлическим поверхностям. Гл. 3 / под ред. В.М. Аграновича, Д.Л. Миллса. - М.: Наука, 1985. - 525 с.][Schlesinger Z., Sievers A. J. IR surface-plasmon attenuation coefficients for Gecoated Ag and Au metals // Physical Review (B). - Vol. 26, No 12. - 1982. - Pp. 6444-6454.][Handbook of optical constants of solids / Ed. by E. D. Palik. - San Diego, USA: Academic Press, 1998. - 804 p.][Jeong Y. U., Kazakevitch G. M., Lee B. C. Status and prospects of a compact FIR FEL driven by a magnetron-based microtron // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research (A). - Vol. 483. - 2002. - Pp. 195-199.][Жижин Г. Н., Никитин А. К., Богомолов Г. Д. Поглощение поверхностных плазмонов терагерцового диапазона в структуре «металл-покровный слой- воздух» // Оптика и спектроскопия. - Т. 100, № 5. - 2006. - С. 798-802.][Zhizhin G. N., Nikitin А. К., Bogomolov G. D. Absorption of surface plasmons in «metal-cladding layer-air» structure at terahertz frequencies // Infrared Physics & Technologies. - Vol. 49, No 1-2. - 2006. - Pp. 108-112.][Фазовая спектроскопия поверхностных электромагнитных волн / С. А. Воронов, Г. Н. Жижин, С. А. Киселёв и др // Компьютерная оптика. - № 4. - 1989. - С. 66-71.]