دانلود رایگان ترجمه مقاله محاسبات میدانی آنتن های نوری (Ingentaconnect سال ۲۰۰۷)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

۳٫ آنتن خود مشابه
با تعمیم آنتن دو میدان نامتقارن به میدان‌های متعدد ما می‌توانیم به یک آنتن خود مشابه برسیم، Li و همکاران. درحال‌حاضر یک آرایش خود مشابه از میدان برای افزایش و بومی‌سازی میدان نوری پیشنهاد کرده‌اند. آنتن خود مشابه را می‌توان با توجه به رابطه‌ی زیر ساخت: که در آن k ثابت پوسته پوسته شدن و r_1 وr_0 شعاع دو کره مجاور هستند. طراحی Li و همکارانش از یک پارامتر هم‌پوشانی مثبت d استفاده می‌کند، درحالی‌که در طراحی ما پارامتر d منفی است. اثر ضرب را می‌توان برای لنز خود مشابه نیز مشاهده کرد: هر یک از میدان‌ها توسط میدان مجاور خود تحت تأثیر قرار می‌گیرد. برای تقریب اول، نفوذ میدان‌های کوچک‌تر بر روی کره بزرگ‌تر بعدی را می‌توان نادیده گرفت (k کوچک‌تر، تقریب بهتری است). میدان الکتریکی برای میدان کوچک مجموع میدان‎های موج الکترومغناطیسی است.
به دلیل اثر میله رعد و برق، به نظر می‏رسد که بالاترین پیشرفت در کوچک‌ترین شعاع به دست آمده است. با این حال، برای یک کره با اندازه نسبتاً بزرگ، داشتن جفت بسیار حائز اهمیت است (شکل ۱). ما بهترین رفتار را در حالت ۰٫۷ یافتیم. بنابراین، حوزه فرضی ما از بزرگ‌ترین به کوچک‌ترین کره است.
Hafner et al 12 و Esteban et al 13، یک آنتن نوری به شکل یک ذره مخروطی ارائه نمودند که در شکل ۴ نشان داده‌شده است. این آنتن مشابه با آنتن نشان داده‌شده در شکل ۲ هست که فقط شکاف‎های آن برداشته شده است. ما دو آنتن و حداکثر افزایش میدان الکتریکی را تا ۱۳۵ برای آنتن مخروطی و ۱۱۸۰-۲۷۰ برای آنتن خود مشابه در نظر گرفته‏ایم. ظاهراً به وسیله افزودن شکاف به آنتن مخروطی بتوان میزان شدت الکتریکی را افزایش داد، اما این مورد برای موجب هزینه‏های اضافی می‏گردد (به متن بالا مراجعه کنید). این آنتن‏ها دارای شکاف‎های منحصر به فردی هستند. این شکاف‏ها نیز برای به دست آوردن ارزشی مطلق و قابلیت اعتماد بالا می‏باشند. وضوح تصاویر در میدان‏های به دست آمده در طی آزمایش‌ها بسیار بالا بود. ما ساختار ابزارهای نرم‏افزاری را با روش‏های مختلف بررسی کرده و نقاط نفوذ را به آسانی کشف کردیم. روش‏های مختلفی برای انجام این کار وجود دارند که درعین‌حال که دشوار هستند، برای تعیین دقیق افزایش زمینه کارایی فراوانی دارند.
برای آنتن‏هایی که در شکل ۲ نشان داده‌شده است، طول موج رزونانس برابر است با RES=708 نانومتر. در حالی که طول موج رزونانس ذرات مخروطی آنتن دارای مقدار بیشتری هستند. در حدود RES=610 نانومتر. طول موج رزونانس دارای قابلیت طولانی مدت است که ذرات مخروطی را می‌توان به راحتی در آن نمایش داد. رزونانس دیگر، طول موج آنتن خود مشابه برای ایجاد شکاف بین مسیر از بالا تا پایین است (apex). تقسیم عددی بر مضرب مرتبه بالا تأثیر جزئی در شرایط تشدید و انتقال رزونانس دارد.

۴٫ گوی‏های حفاظت شده توسط پوشش طلایی Silver
در شبه استاتیک، محاسبه روزنانس پلاسمون ذرات کروی به سادگی توسط تعیین قطب ذرات ایجاد می‏گردند.

برای ذرات نقره در هوا، رزونانس پلاسمون نزدیک به RES=379 خواهد بود. آنتن خود مشابه دارای ساختاری مشابه با طول موج و رزونانس شیفت یافته به سمت رنگ قرمز و به عنوان طول موج موثر است. بنابراین ترکیب ذرات در اندازه‏های مختلف نقره‏ای با هم ترکیب شده و رزونانس UV را خواهند ساخت. متاسفانه، نقره دارای یک ماده شیمیایی ناپایداری است که سطح محافظت آن بسیار پایین است. یک لایه برای پوشش کره طلا با نقره ایجاد می‏گردد تا پوشش شیمیایی ذرات نقره، آسیبی به آن نزند. درک نتیجه چنین کاری موجب ایجاد زمینه‏ای می‎گردد که در آن باید در مورد آنتن‏های نوری و رزونانس پلاسمون نقره اطلاعات بیشتری در دست باشد.
نتایج شبیه سازی در شکل ۵ نشان داده‌شده است. هر چند تعداد هسته‎های نقره‏ای که توسط لایه طلا احاطه شده‏اند محدود است، اما پوشش طلای استفاده شده دارای ضخامت کمتری هست. رزونانس طلا در حالت ترکیبی هوا و طلا کاهش یافته و میدان میرایی را در رزونانس طلا نمایش می‏دهد. جالب است بدانید که طول موج رزونانس دارای ضخامت بیشتری است و نتایج ارائه‌شده برای پوشش نقره، ذرات بیشتری را از طلا می‏یابد.

ساده‏ترین روش برای تعیین آنتن امواج رادیویی این است که شعاع آن را بر عدد دو تقسیم نموده و یا آنتن را از نوع آنتن سیمی در نظر بگیریم. تقسیم آن بر عدد دو موجب ایجاد فرمول زیر می‏گردد: در مطالعه رفتار آنتن نوری می‌توان از محاسبات نانو میله‏ای با مجموع طول ۲۲۰ نانومتر و یا ۲۰ نانومتر استفاده کرد. قطر شبکه در شکل ۶ (a) نشانگر افزایش میدان الکتریکی در مقابل توزیع تحریک هست. شکل ۶ (b)، نشانگر رزونانس پایین است. معادله (۶) نشانگر یافتن حالت نانومتر است: هیچ یک از این موارد برای طلا در نظر گرفته نشده بود و صرفاً می‌توان موارد مربوط به محاسبه رزونانس را در آن دخیل کرد. این محاسبات طول رزونانس را از ۴۴۰ نانومتر تا ۱۲۹۸ نانومتر در نظر گرفته‌اند.
Calander and Willander 16، نشان دادند که می‌توان برای محاسبه دقیق نرخ طلا و نقره از رزونانس حدود ۱۰۰ نانومتر تا ۲۰۰ نانومتر استفاده نمود. اما رزونانس ۳۰۰ تا ۴۰۰ نانومتر میز امکان‌پذیر است و یک شبه کره هندسی ایجاد خواهد گردید. نرخ بالا در ابعاد بزرگ‌تر نشان می‌دهد که شعاع محوری میله‌ها را می‌توان به راحتی افزایش و یا کاهش داد تا نانو میله‌ها به راحتی محاسبه گردند.