Numerische Untersuchung metallischer Photonischer Kristalle

Abstract

Numerische Verfahren wurden auf die Anwendbarkeit im Bereich der metallischen Photonischen Kristalle untersucht und es wurde gezeigt, dass die Standardverfahren für diese Systeme nur unzureichend geeignet sind. Ein numerisches FDFD-Verfahren zur Untersuchung metallischer Photonischer Kristalle wurde entwickelt und zur Untersuchung metallischer Photonischer Kristalle unter voller Berücksichtigung der frequenzabhängigen Absorption und Dispersion verwendet.Das Verfahren berechnet die Transmission in Abhängigkeit vom Einfallswinkel und der Frequenz des einfallenden Lichts.Es wurden 2-dimensionale metallischer Systeme auf ihre Anwendbarkeit im Bereich der Plasmafrequenz untersucht, sowie Störstellensysteme berechnet. Es wurde gezeigt, dass im Bereich der Plasmafrequenz die Absorption des Materials sehr hoch ist, so dass dieser Bereich nicht für die Anwendung in Frage kommt. Es wurde jedoch gezeigt, dass im Bereich unterhalb der Plasmafrequenz, in dem der Realteil der Absorption stark negativ ist die metallischen Systeme eine deutliche Alternative zu den Standardmaterialien darstellen.

Numerical methods were analysed about their usability for metallic photonic crystals and it was shown, that the standard methods are not capable of dealing with such systems. A numerical fdfd-method for the analysis of metallic photonic crystals was developed and used to calculate transmission spectra of photonic crystals using the full frequency dependent absorption and dispersion. The method calculates the transmission in dependence of the angle and frequency of the incoming light. 2-dimensional metallic systems were tested on their usability in the region of the plasma frequency. There were also impurity systems calculated. It was shown, that the absorption in the region of the plasma frequency was too high for typical applications, but below the plasma frequency, where the real part of the dispersion is negative, metallic photonic systems show behaviour that proofs promissing in comparison to standard materials.