P7 – Scattering of Surface Plasmon Polaritons by Gold ... - repetit.dk

Contents
1 Introduction 9
1.1 Surface Plasmon Polaritons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2 SPP based Microprocessors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3 Focusing of SPPs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.4 Leakage Radiation Microscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5 Biosensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.6 Purpose of the Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2 Theory 13
2.1 Physics of SPPs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1.1 SPP Dispersion Relation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.2 Excitation of SPP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.3 Quantitative Description of Minimum Reflected Intensity . . . . . . . . 19
2.1.4 Attenuated Total Reflection - ATR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.1.5 Spatial Extension and Propagation Lenght of SPPs . . . . . . . . . . . . 21
2.2 Scalar Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3 Single Particle Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.4 Vectorial Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.4.1 Two Dipole Resonance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.4.2 Near Field of a Dipole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.4.3 Indirect Propagator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.4.4 Relation to Surface Plasmon Polaritons . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.4.5 Connection to Scalar Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.4.6 In Plane Scattering of SPPs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3 Numerical Results 39
3.1 Scalar Model Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.1.1 Single Particle Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
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