Учёные Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН выяснили, почему длина распространения поверхностных плазмон-поляритонов (ППП) на металле значительно меньше расчётной. Исследование показало, что основной причиной является рассеяние волн на оптических неоднородностях и шероховатостях поверхности, а не только омические потери, как считалось ранее. Эти результаты помогут точнее моделировать работу плазмонных устройств, применяемых для передачи и обработки данных в терагерцовом диапазоне.
Терагерцовый (ТГц) диапазон считается ключевым для будущих технологий связи и вычислений. Частоты этого диапазона позволяют передавать данные со скоростью до терабит в секунду, что делает их основой для сетей шестого поколения (6G) и сверхбыстрых процессоров.
✏️Для эффективного использования ТГц излучения необходимо понимать физику распространения волн на поверхности материалов — именно этим и занимаются исследователи ИЯФ СО РАН✏️
Эксперименты были проведены на уникальном Новосибирском лазере на свободных электронах, который обеспечивает мощное терагерцовое излучение в широком диапазоне длин волн. Учёные экспериментально определили оптические константы приповерхностного слоя золотых плёнок и показали, что радиационные потери ППП растут с увеличением длины волны. Оказалось, что зернистость и дефекты золотой поверхности вызывают сильное рассеяние, сокращающее путь распространения плазмонных волн.
Исследователи также нашли способ снизить потери энергии — нанесение тонкого слоя диэлектрика на поверхность металла существенно уменьшает рассеяние. Такой подход позволит повысить энергоэффективность плазмонных компонентов, используемых в системах связи терагерцового диапазона. В дальнейшем команда планирует изучить влияние подложек и технологий нанесения металлических плёнок, чтобы создать оптимальные условия для работы плазмонных схем нового поколения.
Фото: © ПАО «Россети»
Источник: Российская академия наук