Difração de luz em aberturas metálicas cobertas com materiais 2D

Abstract

Neste trabalho estudamos o problema de difração de ondas eletromagnéticas em aberturas metálicas cobertas com grafeno, com o objetivo de excitar plasmões polaritões de superfície neste material bidimensional. Em primeiro lugar, consideramos a difração de um pacote de ondas numa abertura metálica perfeitamente condutora de dimensões finitas. Começamos por considerar o caso sem grafeno e, posteriormente, consideramos mais três casos: primeiro colocamos uma folha de grafeno suspensa na base da estrutura metálica; depois acrescentamos outra folha no topo da abertura do sistema anterior e finalmente, consideramos uma folha infinita posicionada a uma certa distância do metal (abertura). Por fim, consideramos a difraço do modo fundamental de um guia de ondas semi-infinito tanto num metal perfeito como num metal real. Voltamos a considerar separadamente, a presença de grafeno na saída da cavidade e a uma certa distância da mesma. Em ambos os problemas (abertura finita e guia de ondas), calculamos as propriedades óticas do sistema, de forma a poder detetar a presença de plasmões na superfície do grafeno.

In this work we study the diffraction of electromagnetic waves by metallic apertures covered with graphene, in order to excite surface plasmon polaritons in this two dimensional material. First, we consider the diffraction of a wave packet in a finite metallic aperture perfectly conductive. We start by the case with no graphene and then, consider three more cases: first we place a graphene sheet suspended in the bottom of the metallic structure; then we add another sheet on the top of the previous system and finally, we consider an infinite graphene sheet placed at a certain distance from the metal (cavity). Lastly, we consider the diffraction of the fundamental mode of a semi-infinite waveguide either in a perfect metal and in a real one. We consider again separatly, the presence of graphene in the bottom of the waveguide and the same material posicioned apart from the metal. In both problems (finite aperture and waveguide), we compute the optical properties of the system, so as to detect the presence of plasmons in the graphene surface.