¿Los plasmones de superficie tienen alguna relación con la reflexión interna total frustrada?

Existe una gran relación entre la propagación de SPP y la reflexión interna total (no FTIR). Un SPP en propagación es una onda guiada, y al igual que cualquier onda guiada, tiene que estar confinada dentro de su plano de propagación.

Por ejemplo, si desea guiar la luz dentro de una guía de onda dieléctrica, la guía de onda debe tener un índice de refracción más alto que su revestimiento, de modo que la luz guiada experimente una reflexión interna total si se refleja más allá del ángulo crítico. Entonces, aquí TIR juega un papel importante porque es la razón por la cual el campo está confinado, de lo contrario, el campo simplemente se reflejará o transmitirá. La razón detrás de tal TIR es la falta de coincidencia de fase (momento). Para excitar un modo guiado, no puede hacerlo desde el espacio libre por la misma razón; no hay forma de que la luz que atraviesa el revestimiento en un ángulo dado experimente TIR dentro de la guía de onda porque el momento siempre será de fase coincidente. En consecuencia, si queremos excitar un modo guiado, necesita un acoplador de impulso y una forma común de hacerlo es utilizando prismas.

Trae una campana? Esto es exactamente lo que hacemos para entusiasmar a los SPP. Esta vez, sin embargo, el campo se guía a lo largo de una interfaz (es por eso que se llama onda de superficie), por lo que no hay un medio de alto índice entre dos medios de bajo índice. Sin embargo, esta onda de superficie está confinada en la interfaz de un metal y un dieléctrico por dos razones: 1- El campo no puede propagarse dentro del metal porque, bueno, es un metal. 2- el campo no puede propagarse en el dieléctrico debido a TIR . Eso se debe a la falta de coincidencia de fase. El hecho de que los SPP tengan una falta de coincidencia de fase con la luz incidente del medio por encima no es una propiedad de los SPP tanto como es una condición para su existencia. Verá, si hubo coincidencia de fase, la onda de superficie no se limitará y solo obtendrá reflejo.

La importancia de FTIR es la siguiente. La luz que es TIR en un prisma tiene un impulso mayor que el del espacio libre, es por eso que experimentó TIR en primer lugar. Ahora, cuando se produce TIR, todavía tienes un campo evanescente. Este campo está decayendo evanescentemente pero mantiene su impulso. Sin embargo, si tiene FTIR, por ejemplo, utilizando una película de metal lo suficientemente delgada como para que la luz pueda penetrarlo, entonces termina con un campo que tiene un impulso mayor que el de, por ejemplo, aire o agua y, por lo tanto, puede excitar un SPP que también requiere un campo con mayor impulso.

La reflexión interna total (TIR) ​​se usa comúnmente para lanzar plasmones de superficie (SP) en interfaces dieléctricas de metal porque crea las condiciones límite apropiadas para la propagación de SP. Hay dos configuraciones bien conocidas para iniciar SP utilizando TIR: la configuración (a) Kretschmann y (b) Otto, como se ve a continuación.

Imagen tomada de Wikipedia.

La configuración de Otto lleva el nombre de Andreas Otto, quien informó por primera vez el uso de este método en su artículo Excitación de ondas de plasma de superficie no radiactivas en plata por el método de reflexión total frustrada. Como se puede ver en el título, este método utiliza, de hecho, la reflexión interna total frustrada (FTIR). Sin embargo, no necesita usar FTIR para excitar los SP, ya que hay otros métodos disponibles, y los SP no necesitan estar entusiasmados para que ocurra el FTIR.