RU2411467C1

RU2411467C1 - Method of converting monochromatic infrared radiation to surface electromagnetic wave

Info

Publication number: RU2411467C1
Application number: RU2010108909/28A
Authority: RU
Inventors: Алексей Константинович Никитин (RU); Алексей Константинович Никитин; Василий Валерьевич Герасимов (RU); Василий Валерьевич Герасимов; Герман Николаевич Жижин (RU); Герман Николаевич Жижин; Борис Александрович Князев (RU); Борис Александрович Князев
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2011-02-10

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: method of converting monochromatic infrared radiation to a surface electromagnetic wave (SEW) involves placing a sample on a transparent solid-body substrate, p-polarisation of the radiation relative the SEW guiding surface of the sample, illumination of part of the sample with radiation through the substrate, the illuminated part of the sample has thickness which varies smoothly from 10 nm to 50 nm and the radiation is formed into a collimated beam whose cross-section is smaller than the propagation length of the SEW and is directed onto the sample at an angle φ, which satisfies the condition: n·sin(φ)=k', where n is the refraction index of the substrate, k' is the real part of the refraction index of the SEW.

EFFECT: invention enables generation of SEW which is not accompanied with a set of volume electromagnetic waves propagating over the surface of the sample in the plane of incidence, which enables design of a new generation of plasma spectrometers of the infrared range with high signal-to-noise ratio without recourse to use of special equipment for suppressing spurious volume radiation or separation thereof from SEW.

1 dwg

Description

Изобретение относится к инфракрасной (ИК) оптике, точнее к способам управления ИК-излучением, средствам коммуникации и бесконтактным исследованиям поверхности металлов и полупроводников посредством ИК-излучения. Способ предполагает взаимодействие объемного ИК-излучения с поверхностью твердого тела, способной направлять поверхностные электромагнитные волны (ПЭВ), и может найти применение в ИК-спектроскопии поверхности металлов и полупроводников, в исследованиях физико-химических процессов на поверхности твердого тела, а также в устройствах передачи и обработки информации с помощью ИК-излучения.The invention relates to infrared (IR) optics, and more specifically to methods for controlling infrared radiation, means of communication and non-contact research of the surface of metals and semiconductors by means of infrared radiation. The method involves the interaction of bulk infrared radiation with a solid surface capable of directing surface electromagnetic waves (SEW), and may find application in infrared spectroscopy of the surface of metals and semiconductors, in studies of physicochemical processes on the surface of a solid body, as well as in transmission devices and information processing using infrared radiation.

ПЭВ ИК-диапазона широко применяют в спектроскопии поверхности твердого тела и ее переходного слоя, а также в средствах передачи и обработки информации (Csurgay A.I., Porod W. Surface plasmon waves in nanoelectronic circuits // Intern. J. of Circuit Theory and Applications, 2004, v.32, p.339-361). В большинстве устройств, использующих ИК ПЭВ, выполняют операцию преобразования объемного излучения (генерируемого, как правило, лазерным источником) в ПЭВ. Такое преобразование обычно осуществляют путем дифракции падающего излучения либо на крае экрана, размещенного над поверхностью образца, либо на ребре призмы, либо на дифракционной решетке, сформированной на поверхности образца, либо на крае самого образца (Vaicikauskas V., Antanavicius R., Januskevicius R. Efficiency of far IR SEW excitation by aperture, prism and mesh methods // Intern. Journal of Infrared and Millimeter Waves, 1999, v.20, No.3, p.447-452). Дифрагирование преобразуемого излучения неизбежно сопровождается порождением веера интенсивных пучков объемного излучения, распространяющихся под различными углами к поверхности образца. Более того, зеркальное отражение освещенного участка дифракционного элемента, размещенного над поверхностью образца, является дополнительным мощным источником паразитного объемного излучения. Как дифрагировавшие, так и отраженные пучки объемного излучения распространяются в плоскости падения под скользящими относительно поверхности образца углами и создают чрезвычайно сильный паразитный световой фон на фотоприемном устройстве, понижая соотношение сигнал/шум всех измерений, связанных с регистрацией характеристик поля ПЭВ.IR-wave sewers are widely used in spectroscopy of a solid surface and its transition layer, as well as in information transmission and processing tools (Csurgay AI, Porod W. Surface plasmon waves in nanoelectronic circuits // Intern. J. of Circuit Theory and Applications, 2004 , v.32, p.339-361). In most devices using infrared sew, they perform the operation of converting bulk radiation (usually generated by a laser source) into a sew. Such a conversion is usually carried out by diffraction of the incident radiation either on the edge of the screen located above the surface of the sample, or on the edge of the prism, or on the diffraction grating formed on the surface of the sample, or on the edge of the sample itself (Vaicikauskas V., Antanavicius R., Januskevicius R. Efficiency of far IR SEW excitation by aperture, prism and mesh methods // Intern. Journal of Infrared and Millimeter Waves, 1999, v.20, No.3, p.447-452). The diffraction of the converted radiation is inevitably accompanied by the generation of a fan of intense beams of volume radiation propagating at different angles to the surface of the sample. Moreover, specular reflection of the illuminated portion of the diffraction element located above the surface of the sample is an additional powerful source of spurious bulk radiation. Both diffracted and reflected volumetric radiation beams propagate in the plane of incidence at angles sliding relative to the sample surface and create an extremely strong spurious light background on the photodetector, reducing the signal-to-noise ratio of all measurements associated with recording the characteristics of the SEW field.

Метод же нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) для преобразования объемного излучения в ПЭВ в ИК-диапазоне не используют по следующим причинам: 1) метод НПВО предполагает детектирование ПЭВ в отраженном излучении. Но длина распространения ИК ПЭВ, как правило, значительно превышает диаметр пучка падающего излучения и ПЭВ не вносит заметного вклада в характеристики отраженного излучения, что делает невозможным определение показателя преломления ПЭВ в отраженном пучке; 2) наличие в поле ПЭВ призмы ПВО обуславливает дополнительное затухание ПЭВ, поэтому оптическую связь между призмой и ПЭВ обрывают, увеличивая зазор между призмой и образцом или, вообще, ограничивая размер самой призмы. Это неизбежно приводит к порождению дифракционных пучков, создающих паразитную засветку фотоприемника.The method of impaired total internal reflection (ATR) for the conversion of bulk radiation into SEW in the IR range is not used for the following reasons: 1) the ATR method involves the detection of SEW in reflected radiation. But the propagation length of IR PEV, as a rule, significantly exceeds the diameter of the incident radiation beam and SEV does not make a significant contribution to the characteristics of the reflected radiation, which makes it impossible to determine the refractive index of the SEW in the reflected beam; 2) the presence of an air defense prism in the SEW field causes additional attenuation of the SEW; therefore, the optical connection between the prism and the SEW is cut off, increasing the gap between the prism and the sample or, in general, limiting the size of the prism itself. This inevitably leads to the generation of diffraction beams that create spurious illumination of the photodetector.

Известен способ преобразования монохроматического ИК-излучения в ПЭВ, включающий коллимирование излучения, поляризацию излучения таким образом, чтобы оно имело отличную от нуля нормальную к поверхности образца составляющую электрического поля, размещение над поверхностью призмы ПВО с основанием ориентированным параллельно поверхности образца, освещение основания призмы излучением, проходящим через нее и падающим под углом близким к критическому таким образом, чтобы пучок излучения освещал ребро призмы, образованное пересечением основания призмы и ее задней (по ходу излучения) грани, перпендикулярной к плоскости падения (Shoenwald J., Burstein E., Elson J.M. Propagation of surface polaritons over macroscopic distances at optical frequencies // Solid State Communications, 1973, v.l2, p.125-129). В результате дифракции излучения на ребре призмы формируется набор объемных волн с различными значениями тангенциальной составляющей k_x, волнового вектора. Одна из этих волн будет иметь k_x, равную волновому вектору ПЭВ на границе «образец - окружающая среда», и именно эта волна преобразуется в ПЭВ. Основные недостатки известного способа: низкая эффективность преобразования (<1%), порождение веера паразитных объемных волн в результате дифракции падающего излучения на ребре призмы.A known method of converting monochromatic IR radiation into SEW, including collimating radiation, polarizing the radiation in such a way that it has a non-zero electric field component normal to the surface of the sample, placing it above the surface of the air defense prism with the base oriented parallel to the surface of the sample, illuminating the base of the prism with radiation, passing through it and incident at an angle close to critical so that the radiation beam illuminates the edge of the prism formed by the intersection of novation of a prism and its posterior (perpendicular to the incident) plane perpendicular to the plane of incidence (Shoenwald J., Burstein E., Elson JM Propagation of surface polaritons over macroscopic distances at optical frequencies // Solid State Communications, 1973, v.l2, p .125-129). As a result of radiation diffraction, a set of body waves with different values of the tangential component k _x , the wave vector, is formed on the edge of the prism. One of these waves will have k _x equal to the SEW wave vector at the boundary “sample - environment”, and it is this wave that is converted to SEW. The main disadvantages of this method: low conversion efficiency (<1%), the generation of a fan of stray body waves as a result of diffraction of the incident radiation on the edge of the prism.

Известен способ преобразования монохроматического инфракрасного излучения с длиной волны λ в ПЭВ, включающий поляризацию излучения таким образом, чтобы оно имело отличную от нуля нормальную к поверхности образца составляющую электрического поля, размещение перпендикулярно плоскости падения твердотельного экрана на расстоянии около 10λ от образца и фокусирование излучения на край экрана (Zhizhin G.N., Alieva E.V., Kuzik L.A. et al. Free electron laser for infrared SEW characterization of conducting and dielectric solids and nm-films on them // Applied Physics, 1998, V.A67, p.1-7). В результате дифракции излучения на крае экрана, формируется набор объемных волн с различными значениями тангенциальной составляющей k_x волнового вектора. Одна из этих волн будет иметь k_x, равную волновому вектору ПЭВ на границе «образец - окружающая среда», и именно эта волна преобразуется в ПЭВ. Основные недостатки известного способа: низкая эффективность преобразования (<1%), порождение веера паразитных объемных волн в результате дифракции падающего излучения на крае экрана.A known method of converting monochromatic infrared radiation with a wavelength of λ to a SEW, including polarizing the radiation so that it has a non-zero electric field component normal to the surface of the sample, placing it perpendicular to the plane of incidence of the solid-state screen at a distance of about 10λ from the sample, and focusing the radiation to the edge screen (Zhizhin GN, Alieva EV, Kuzik LA et al. Free electron laser for infrared SEW characterization of conducting and dielectric solids and nm-films on them // Applied Physics, 1998, V.A67, p. 1-7). As a result of radiation diffraction at the edge of the screen, a set of body waves with different values of the tangential component k _{x of the} wave vector is formed. One of these waves will have k _x equal to the SEW wave vector at the boundary “sample - environment”, and it is this wave that is converted to SEW. The main disadvantages of this method: low conversion efficiency (<1%), causing a fan of spurious body waves as a result of diffraction of incident radiation at the edge of the screen.

Известен способ преобразования монохроматического инфракрасного излучения с длиной волны λ в ПЭВ, включающий поляризацию излучения таким образом, чтобы оно имело отличную от нуля нормальную к поверхности образца составляющую электрического поля, формирование на поверхности дифракционной решетки с периодом Λ и освещение решетки сфокусированным излучением (O'Hara J.F., Averitt R.D., Taylor A.J. Terahertz surface plasmon polariton coupling on metallic gratings // Optics Express, 2005, v.13, p.6117-6122). При взаимодействии излучения с решеткой оно получает со стороны решетки добавку к своему волновому вектору. Лучи, удовлетворяющие равенству: κ'=n_cp·(φ)+λ/Λ (где κ' - действительная часть показателя преломления ПЭВ, n_cp - показатель преломления окружающей среды, φ - угол падения лучей), трансформируются с некоторой эффективностью в ПЭВ. Основной недостаток этого способа - порождение веера паразитных объемных волн в результате дифракции падающего излучения на решетке.A known method of converting monochromatic infrared radiation with a wavelength of λ to SEW, including polarizing the radiation in such a way that it has a non-zero electric field component normal to the sample surface, forming a diffraction grating with a period Λ on the surface, and illuminating the grating with focused radiation (O'Hara JF, Averitt RD, Taylor AJ Terahertz surface plasmon polariton coupling on metallic gratings // Optics Express, 2005, v.13, p.6117-6122). In the interaction of radiation with the grating, it receives an addition to its wave vector from the side of the grating. Rays satisfying the equality: κ '= n _cp · (φ) + λ / Λ (where κ' is the real part of the refractive index of the SEW, n _cp is the refractive index of the environment, φ is the angle of incidence of the rays) are transformed with some efficiency into the SEW . The main disadvantage of this method is the generation of a fan of spurious body waves as a result of diffraction of the incident radiation on the grating.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ преобразования монохроматического инфракрасного излучения в ПЭВ, включающий придание излучению p-поляризации относительно направляющей ПЭВ поверхности образца, размещение образца на прозрачной подложке и освещение через подложку края образца сфокусированным излучением (Петров Ю.Е., Алиева Е.В., Жижин Г.Н., Яковлев В.А. Фазовые измерения ПЭВ на серебре при возбуждении сквозь подложку // ЖТФ, 1998, т.68, №3, с.64-68). В результате дифракции излучения на крае образца формируется набор объемных волн с различными значениями тангенциальной составляющей k_x волнового вектора. Одна из этих волн будет иметь k_x, равную волновому вектору ПЭВ на границе «образец - окружающая среда», и именно эта волна преобразуется в ПЭВ. Основной недостаток способа - порождение веера паразитных объемных волн в результате дифракции падающего излучения на крае образца.The closest in technical essence to the claimed method is a method for converting monochromatic infrared radiation into SEW, including imparting p-polarization radiation relative to the SEW guide of the sample surface, placing the sample on a transparent substrate and illuminating the edges of the sample with focused radiation through the substrate (Yu. E. Petrov, Alieva E.V., Zhizhin G.N., Yakovlev V.A. Phase measurements of SEW on silver upon excitation through the substrate // Zh.TF, 1998, vol. 68, No. 3, p. 64-68). As a result of radiation diffraction, a set of body waves with different values of the tangential component k _{x of the} wave vector is formed at the edge of the sample. One of these waves will have k _x equal to the SEW wave vector at the boundary “sample - environment”, and it is this wave that is converted to SEW. The main disadvantage of this method is the generation of a fan of spurious body waves as a result of diffraction of incident radiation at the edge of the sample.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в создании возможности генерировать ПЭВ, не сопровождаемую набором объемных электромагнитных волн, распространяющихся над поверхностью образца в плоскости падения, что позволит создать новое поколение плазменных спектрометров ИК-диапазона с большим соотношением сигнал/шум, не прибегая к использованию специальных устройств для подавления паразитного объемного излучения или отделение его от ПЭВ (Жижин Г.Н., Никитин А.К., Никитин П.А. Способ разделения совмещенных поверхностной и объемной электромагнитных волн терагерцового диапазона // Патент РФ на изобретение №2352969. - Бюл. №11 от 20.04.2009 г.).The technical result of the invention consists in creating the ability to generate SEW, not accompanied by a set of body electromagnetic waves propagating over the surface of the sample in the plane of incidence, which will create a new generation of infrared plasma spectrometers with a large signal to noise ratio, without resorting to the use of special devices for of suppressing spurious bulk radiation or separating it from SEW (Zhizhin G.N., Nikitin A.K., Nikitin P.A. Method of separation of combined surface second and the volume of electromagnetic waves in the terahertz range // RF patent for invention №2352969 -. Bulletin №11 from 20.04.2009)..

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе преобразования монохроматического инфракрасного излучения в поверхностную электромагнитную волну (ПЭВ), включающем размещение образца на прозрачной твердотельной подложке, придание излучению p-поляризации относительно направляющей ПЭВ поверхности образца, освещение излучением через подложку части образца, освещаемую часть образца изготавливают плавно изменяющейся по толщине от 10 нм до 50 нм, а излучение формируют в коллимированный пучок с размером поперечного сечения меньше длины распространения ПЭВ и направляют на образец под углом φ, удовлетворяющим условию:The essence of the invention lies in the fact that in the known method of converting monochromatic infrared radiation into a surface electromagnetic wave (SEW), comprising placing the sample on a transparent solid-state substrate, imparting p-polarization radiation relative to the SEW guide of the sample surface, illuminating part of the sample through the substrate, the illuminated part the sample is made smoothly varying in thickness from 10 nm to 50 nm, and the radiation is formed into a collimated beam with a cross-sectional size of m nshe propagation length and the PEV is directed to the sample at an angle φ, satisfying the condition:

где n - показатель преломления подложки,where n is the refractive index of the substrate,

κ' - действительная часть показателя преломления ПЭВ.κ 'is the real part of the refractive index of the SEW.

Преобразование монохроматического инфракрасного излучения в ПЭВ, не сопровождаемую набором объемных электромагнитных волн, распространяющихся над поверхностью образца в плоскости падения, в предлагаемом способе достигается в результате использования схемы Кречманна (Kretschmann E. Die Bestimmung optischer Konstanten von Metallen durch Anregung von Oberflachenplasmaschwingugen // Zeitschrift für Physic, 1971, Bd.241, No.4, s.313-324) метода НПВО, в которой падающее излучение туннелирует сквозь прозрачную часть образца к поверхности, направляющей ПЭВ. В результате явления полного внутреннего отражения на границе «основание призмы НПВО - прозрачная часть образца» от направляющей ПЭВ поверхности полностью отсекаются лучи, не удовлетворяющие условию (1). Вследствие отсутствия дифракции как падающего излучения, так и ПЭВ исключается процесс порождения вторичных объемных волн. После выхода ПЭВ за пределы пучка падающего излучения над поверхностью образца распространяется только ПЭВ, а приповерхностное паразитное объемное излучение полностью отсутствует.The conversion of monochromatic infrared radiation into SEW, not accompanied by a set of body electromagnetic waves propagating over the surface of the sample in the plane of incidence, in the proposed method is achieved by using the Kretschmann scheme (Kretschmann E. Die Bestimmung optischer Konstanten von Metallen durch Anregung von Oberflachenplasmaschwingugen // Zerchrischen , 1971, Bd.241, No.4, s.313-324) of the ATR method, in which the incident radiation tunnels through the transparent part of the sample to the surface guiding the SEW. As a result of the phenomenon of total internal reflection at the boundary “the base of the ATR prism is the transparent part of the sample”, rays that do not satisfy condition (1) are completely cut off from the SEW surface. Due to the lack of diffraction of both the incident radiation and the SEW, the process of generation of secondary body waves is excluded. After the SEW leaves the incident radiation beam, only the SEW propagates above the sample surface, and the surface parasitic volume radiation is completely absent.

На чертеже приведена схема устройства, реализующего предлагаемый способ, где цифрами обозначены: 1 - источник коллимированного р-поляризованного монохроматического ИК-излучения, 2 - прозрачная для ИК-излучения подложка со скошенным под углом α=90°-φ торцом, 3 - образец, способный направлять ПЭВ, 4 - плавно изменяющаяся по толщине прозрачная часть образца 3, 5 - окружающая образец 3 среда.The drawing shows a diagram of a device that implements the proposed method, where the numbers denote: 1 - a source of collimated p-polarized monochromatic infrared radiation, 2 - transparent to infrared radiation substrate with a beveled angle α = 90 ° -φ, 3 - sample, capable of directing SEWs, 4 — the transparent part of sample 3 gradually varying in thickness; 5 — medium surrounding sample 3.

Способ осуществляется следующим образом. Излучение источника 1 направляют под углом φ, определяемым равенством (1), через подложку 2 на плавно изменяющуюся по толщине от 10 нм до 50 нм прозрачную часть 3 образца 4. Излучение частично проникает сквозь материал образца 4, достигает границы раздела «образец 3 - окружающая среда 5» и, имея одинаковую с ПЭВ, направляемую этой границей, фазовую скорость, порождает ПЭВ. При этом дифракционное объемное излучение за границей «образец 3 - окружающая среда 5» не возникает, поскольку она является гладкой и не содержит неоднородностей, способных сообщить падающему излучению дополнительный импульс.The method is as follows. The radiation of source 1 is directed at an angle φ determined by equality (1), through the substrate 2 to the transparent part 3 of sample 4 that smoothly varies in thickness from 10 nm to 50 nm. The radiation partially penetrates the material of sample 4, reaches the interface “sample 3 - surrounding medium 5 ”and, having the same phase velocity as the SEW, guided by this boundary, the phase velocity generates the SEW. In this case, diffraction bulk radiation abroad “sample 3 - environment 5” does not occur, because it is smooth and does not contain inhomogeneities that can give an additional impulse to the incident radiation.

В качестве примера применения заявляемого способа рассмотрим возможность преобразования монохроматического ИК-излучения с длиной волны 100 мкм в ПЭВ, направляемую непрозрачным слоем золота (образцом), напыленным на плоскую поверхность полиэтиленовой подложки, находящейся в воздухе и имеющей показатель преломления 1,6. Согласно модели Друде диэлектрическая проницаемость золота на данной λ равна ε₁=-94260.3+j·202661.7 (где j - мнимая единица). Показатель преломления воздуха положим равным 1,000273. В этом случае на границе «золото-воздух» может существовать ПЭВ с показателем преломления κ=κ'+j·κ″=1.000274+j·2·10^-5, имеющая длину распространения 3,93 метра. Пусть преобразуемое излучение является коллимированным и сформировано в пучок с диаметром поперечного сечения 2,0 см. Направим такой пучок по нормали на скошенный под углом α=51°18' торец подложки, что обеспечивает падение излучения на границу «подложка-слой золота» под углом φ=38°42', удовлетворяющим условию (1) для рассматриваемого примера. Согласно формуле толщина слоя золота в пределах пучка над скошенным торцом подложки измеряется от 10 нм до 50 нм, поэтому внешней поверхности слоя достигает от 2,25% до 0,074% энергии излучения, соответственно. Поскольку при выбранном φ обеспечивается равенство фазовой скорости ПЭВ и тангенциальной составляющей фазовой скорости падающего излучения, то на внешней поверхности освещенного участка слоя происходит возбуждение ПЭВ с указанными выше характеристиками. В силу того, что диаметр пучка во много раз меньше длины распространения ПЭВ, последняя уходит с освещенного участка слоя и переходит на ту его часть, где толщина образца больше 50 нм. При этом поле ПЭВ не достигает подложки, выполняющей и функцию призмы НПВО, а следовательно, и не переизлучается в нее. В результате вдоль поверхности непрозрачной части образца распространяется ПЭВ, не сопровождаемая объемным излучением, порожденным при генерации ПЭВ, как это имеет место в способах, взятых в качестве прототипа и аналогов.As an example of the application of the proposed method, we consider the possibility of converting monochromatic infrared radiation with a wavelength of 100 μm into a SEW directed by an opaque layer of gold (sample) deposited on a flat surface of a polyethylene substrate in air and having a refractive index of 1.6. According to the Drude model, the dielectric constant of gold at a given λ is ε ₁ = -94260.3 + j · 202661.7 (where j is the imaginary unit). The refractive index of air is set equal to 1,000273. In this case, a SEW with a refractive index κ = κ '+ j · κ ″ = 1.000274 + j · 2 · 10 ^-5 , with a propagation length of 3.93 meters, can exist at the gold-air interface. Let the converted radiation be collimated and formed into a beam with a cross-sectional diameter of 2.0 cm. Let us direct such a beam along the normal to the end face of the substrate, which is inclined at an angle α = 51 ° 18 ', which ensures radiation to fall at the “substrate-gold layer” interface at an angle φ = 38 ° 42 ', satisfying condition (1) for the considered example. According to the formula, the thickness of the gold layer within the beam above the beveled end of the substrate is measured from 10 nm to 50 nm, therefore, the outer surface of the layer reaches from 2.25% to 0.074% of the radiation energy, respectively. Since at the chosen φ the equality of the phase velocity of the SEW and the tangential component of the phase velocity of the incident radiation is ensured, then on the external surface of the illuminated section of the layer, the SEW is excited with the above characteristics. Due to the fact that the beam diameter is many times smaller than the propagation length of the SEW, the latter leaves the illuminated portion of the layer and passes to that part where the thickness of the sample is more than 50 nm. In this case, the SEW field does not reach the substrate, which also performs the function of an ATR prism, and, therefore, is not reradiated into it. As a result, a SEW propagates along the surface of the opaque part of the sample, which is not accompanied by volumetric radiation generated by the generation of SEW, as is the case in the methods taken as a prototype and analogues.

Таким образом, отказ от использования явления дифракции для преобразования объемного монохроматического инфракрасного излучения в поверхностную электромагнитную волну и применение схемы Кречманна метода нарушенного полного внутреннего отражения с плавно изменяющейся по толщине от 10 нм до 50 нм освещенной частью образца позволяет генерировать ПЭВ, не сопровождаемую объемными электромагнитными волнами, распространяющимися над поверхностью образца в плоскости падения.Thus, the rejection of the use of the diffraction phenomenon for converting bulk monochromatic infrared radiation into a surface electromagnetic wave and the use of the Kretschmann scheme of the method of impaired total internal reflection with the illuminated part of the sample gradually varying in thickness from 10 nm to 50 nm allows generating SEW not accompanied by volume electromagnetic waves propagating over the surface of the sample in the plane of incidence.

Claims

The method of converting monochromatic infrared radiation into a surface electromagnetic wave (SEW), including placing the sample on a transparent solid-state substrate, imparting p-polarization radiation relative to the SEW guide surface of the sample, illuminating through the substrate part of the sample, characterized in that the illuminated part of the sample is made to vary continuously thickness from 10 to 50 nm, and the radiation is formed into a collimated beam with a cross-sectional size less than the propagation length of the SEW and ulation on the sample at an angle φ, satisfying the condition:
n sin (φ) = k,
where n is the refractive index of the substrate,
k ′ is the real part of the refractive index of the SEW.