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)8747ArticlesСтатьиDielectric Spectroscopy of thin Films at Terahertz FrequenciesДиэлектрическая спектроскопия тонких слоёв в терагерцовом диапазонеZhizhinG NЖижинГерман НиколаевичScientific and Technological Center for Unique Instrumentation of RASНаучно-технологический центр уникального приборостроения РАНgzhizhin@mail.ruGolovtsovN IГоловцовНиколай ИвановичКафедра общей физики; Российский университет дружбы народов; Peoples Friendship University of RussiaКафедра общей физики; Российский университет дружбы народов-LoginovA PЛогиновАльберт ПитиримовичКафедра общей физики; Российский университет дружбы народов; Peoples Friendship University of RussiaКафедра общей физики; Российский университет дружбы народов-NikitinA KНикитинАлексей КонстантиновичScientific and Technological Center for Unique Instrumentation of RASНаучно-технологический центр уникального приборостроения РАНalnikitin@mail.ruRyzhovaT AРыжоваТатьяна АлександровнаКафедра общей физики; Российский университет дружбы народов; Peoples Friendship University of RussiaКафедра общей физики; Российский университет дружбы народов-Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation of RASНаучно-технологический центр уникального приборостроения РАНPeoples Friendship University of RussiaРоссийский университет дружбы народов150220112NO2 (2011)№2 (2011)13314708092016Copyright ©; 2011, Жижин Г.Н., Головцов Н.И., Логинов А.П., Никитин А.К., Рыжова Т.А.2011Жижин Г.Н., Головцов Н.И., Логинов А.П., Никитин А.К., Рыжова Т.А.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/miph/article/view/8747The problem of thin film dielectric spectroscopy at terahertz (THz) frequencies is under study in the paper. It has been stated that the technique employing surface plasmons (SP) excitation by the probing radiation on the metal substrate surface can be effectively used for solving the problem. To adopt the SP spectroscopy technique to the THz range we have developed a number of methods and devices making possible to determine the SP's complex refractive index depending on the film's optical properties. Some of the methods are based on interference of bulk and (or) surface waves, others - on the intensity measurements of the SP field. In addition the methods developed enable one to perform the measurements for one pulse duration of the radiation.Статья посвящена разработке диэлектрической спектроскопии (ДС) тонкослойных объектов в терагерцовом (ТГц) диапазоне посредством поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ). Разработан и представлен ряд способов и устройств, реализующих ТГц ДС и основанных на сильной зависимости комплексного показателя преломления ПЭВ κ от диэлектрической проницаемости материала переходного слоя поверхности, направляющей ПЭВ. Три из предложенных способов основаны на интерференции в параллельных или квази параллельных пучках объёмных и (или) поверхностных волн. Способы позволяют определить обе части κ в ходе одной измерительной процедуры, причём некоторые из устройств, реализующих способы, являются статическими со временем срабатывания равным длительности одного импульса излучения. Кроме того, предложены две неинтерферометричекие методики для определения Re(κ), реализуемые с использованием перестраиваемых по частоте источников монохроматического ТГц излучения.dielectric spectroscopyterahertz radiationsurface plasmonsthin filmsinterferometrysurface electromagnetic wavesoptical constantsдиэлектрическая спектроскопиятерагерцовое излучениеповерхностные плазмонытонкие слоиинтерферометрияповерхностные электромагнитные волныоптические постоянные1.Волков А. А., Прохоров А. С. Широкополосная диэлектрическая спектроскопия твёрдых тел // Радиофизика и квантовая электроника. - 2003. - Т. 46, № 8-9. - С. 657-665. [Volkov A. A., Prokhorov A. S. Shirokopolosnaya diehlektricheskaya spektroskopiya tvyordihkh tel // Radiofizika i kvantovaya ehlektronika. - 2003. - T. 46, No 8-9. - S. 657-665.]2.Поверхностные поляритоны. Поверхностные электромагнитные волны на границах сред / под ред. В. М. Аграновича, Д. Л. Миллса. - М.: Наука, 1985. - 525 с. [Poverkhnostnihe polyaritonih. Poverkhnostnihe ehlektromagnitnihe volnih na granicakh sred / под ред. V. M. Agranovicha, D. L. Millsa. - M.: Nauka, 1985. - 525 s.]3.Zhizhin G. N., Yakovlev V. A. Broad-Band Spectroscopy of Surface Electromagnetic Waves // Phys. Reports. - 1990. - Vol. 194(5/6). - Pp. 281-289.4.Никитин А. К. Плазмонная оптометрия. Дисс. д.т.н. - Москва, НТЦ УП РАН, 2002. - 270 с. [Nikitin A. K. Plazmonnaya optometriya. Diss. d.t.n. - Moskva, NTC UP RAN, 2002. - 270 s.]5.Csurgay A. I., Porod W. Surface Plasmon Waves in Nanoelectronic Circuits // Int. J. Circuit Theory & Appl. - 2004. - Vol. 32. - Pp. 339-361.6.Absorption of Surface Plasmons in Metal-Cladding Layer-Air Structure at Terahertz Frequencies / G. N. Zhizhin, А. К. Nikitin, G. D. Bogomolov et al. // Infrared Phys. & Technology. - 2006. - Vol. 49(1-2). - Pp. 108-112.7.Gong M., Jeon T.-I., Grischkowsky D. THz Surface Wave Collapse on Coated Metal Surfaces // Optics Express. - 2009. - Vol. 17(19). - Pp. 17088-17101.8.Free-Electron Laser for Infrared SEW Characterization of Surfaces of Conducting and Dielectric Solids and nm Films on Them / G. N. Zhizhin, E. V. Alieva, L. A. Kuzik et al. // Appl. Phys.(A). - 1998. - Vol. 67. - Pp. 667-673.9.Two-Dimensional Optics with Surface Electromagnetic Waves / R. J. Bell, C. A. Goben, M. Davarpanah, athers // Appl. Optics. - 1975. - Vol. 14 (6). - Pp. 1322-1325.10.Балашов А. А., Жижин Г. Н., Никитин А. К., Рыжова Т. А. Плазмонный спектрометр терагерцового диапазона для исследования проводящей поверхности. - Патент РФ на изобретение №2318192. - Бюл. № 6 от 27.02.2008 г. [Balashov A. A., Zhizhin G. N., Nikitin A. K., Rihzhova T. A. Plazmonnihyj spektrometr teragercovogo diapazona dlya issledovaniya provodyatheyj poverkhnosti. - Patent RF na izobretenie №2318192. - Byul. № 6 ot 27.02.2008 g.]11.Koteles E. S., McNeill W. H. Far Infrared Surface Plasmon Propagation // Int. J. Infr. & Millim. Waves. - 1981. - Vol. 2(2). - Pp. 361-371.12.Способ индикации дифракционных спутников поверхностных плазмонов терагерцового диапазона / В. В. Герасимов, Б. А. Князев, А. К. Никитин, В. В. Никитин // Письма в ЖТФ. - 2010. - Т. 36, вып. 21. - С. 93-101. [Sposob indikacii difrakcionnihkh sputnikov poverkhnostnihkh plazmonov teragercovogo diapazona / V. V. Gerasimov, B. A. Knyazev, A. K. Nikitin, V. V. Nikitin // Pisjma v ZhTF. - 2010. - T. 36, вып. 21. - S. 93-101.]13.Никитин А. К., Жижин Г. Н., Кирьянов А. П., Князев Б. А. Инфракрасный амплитудно-фазовый плазмонный спектрометр. - Заявка на изобретение, №2010126811 от 01.07.2010 г. [Nikitin A. K., Zhizhin G. N., Kirjyanov A. P., Knyazev B. A. Infrakrasnihyj amplitudno-fazovihyj plazmonnihyj spektrometr. - Zayavka na izobretenie, №2010126811 ot 01.07.2010 g.]14.Optical Properties of the Metals Al, Co, Cu, Au, Fe, Pb, Ni, Pd, Pt, Ag, Ti and W in the Infrared and Far Infrared / M. A. Ordal, L. L. Long, R. J. Bell et al. // Appl. Optics. - 1983. - Vol. 22(7). - Pp. 1099-1119.15.Определение показателя преломления поверхностных плазмонов ИК-диапазона методом статической асимметричной интерферометрии / Г. Д. Богомолов, Г. Н. Жижин, А. П. Кирьянов и др. // Известия РАН. Сер. физ. - 2009. - Т. 73, № 4. - С. 562-565. [Opredelenie pokazatelya prelomleniya poverkhnostnihkh plazmonov IK-diapazona metodom staticheskoyj asimmetrichnoyj interferometrii / G. D. Bogomolov, G. N. Zhizhin, A. P. Kirjyanov и др. // Izvestiya RAN. Ser. fiz. - 2009. - T. 73, No 4. - S. 562-565.]16.Жижин Г. Н., Никитин А. К., Никитин В. В., Чудинова Г. К. Способ определения коэффициента затухания поверхностной электромагнитной волны инфракрасного диапазона за время одного импульса излучения. - Патент на изобретение РФ №2400714. - Бюл. 27 от 27.09.2010 г. [Zhizhin G. N., Nikitin A. K., Nikitin V. V., Chudinova G. K. Sposob opredeleniya koehfficientazatukhaniya poverkhnostnoyj ehlektromagnitnoyj volnih infrakrasnogo diapazonaza vremya odnogo impuljsa izlucheniya. - Patent na izobretenie RF №2400714. - Byul. 27 ot 27.09.2010 g.]17.Schlesinger Z., Sievers A. J. IR Surface-Plasmon Attenuation Coefficients for Gecoatted Ag and Au Metalls // Physical Review (B). - 1982. - Vol. 26, No 12. - Pp. 6444-6454.18.Knyazev B. A., Kulipanov G. N., Vinokurov N. A. Novosibirsk Terahertz Free Electron Laser: Instrumentation Development and Experimental Achievements // Meas. Sci. Techn. - 2010. - Vol. 21. - P. 054017.19.Schade U., Ortolani M., Lee J. THz Experiments with Coherent Synchrotron Radiation from BESSY II // Synchrotron Rad. News. - 2007. - Т. 20(5). - С. 17-24.20.Gerasimov V. V., Knyazev B. A., Khitrov O. V. et al. Noninterferometric Wayto Determine Surface-Plasmons Complex Refractive Index. - МеждународныйСимпозиум «Терагерцовое излучение: генерация и применение. Новосибирск, Институт ядерной физики СО РАН им. Г.И. Будкера, 26.07.2010-31.07.2010.