Современная электроника №7/2026

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 45 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 7 / 2026 сти полного внутреннего отражения. В эксперименте изменяли угол паде- ния и толщину воздушного зазора между призмой и серебром. Измере- ния проводились для пяти длин волн видимого диапазона: 406 нм, 436 нм, 495 нм, 546 нм и 578 нм, а также для нескольких значений толщины воз- душного зазора. При этом авторы сравнивали отражение света с двумя взаимно перпендикулярными поля- ризациями. Главный результат эксперимен- та проявлялся чрезвычайно нагляд- но. При определённом угле падения интенсивность отражённого све- та с TM-поляризацией резко умень- шалась. Для TE-поляризации такого резонансного провала не наблюда- лось. Отто связал уменьшение отра- жения с передачей энергии падающей электромагнитной волны поверхност- ной плазмонной волне. Таким обра- зом, полное внутреннее отражение как бы «нарушалось»: часть энергии уходила на возбуждение SPW. Имен- но поэтому Отто назвал предложен- ный способ методом «Frustrated Total Reflection». Физический смысл метода особен- но хорошо виден, если рассмотреть компоненту волнового вектора, парал- лельную поверхности металла. Изме- няя угол падения света в призме, мож- но изменять эту компоненту до тех пор, пока фазовая скорость эванес- центной волны не совпадёт с фазо- вой скоростью SPW. При выполнении этого резонансного условия энергия электромагнитного поля эффектив- но передаётся поверхностной плаз- монной волне. Эванесцентное поле экспоненциаль- но уменьшается по мере удаления от поверхности призмы. Поэтому вели- чина воздушного зазора d становит- ся одним из важнейших параметров эксперимента: если поверхность сере- бра расположена достаточно близко к призме, эванесцентное поле достига- ет металла и может возбуждать SPW. Отто специально исследовал зависи- мость глубины и ширины резонанса от толщины воздушного зазора. Таким образом, Отто впервые реали- зовал оптическое возбуждение неиз- лучательной поверхностной плазмон- ной волны на гладкой поверхности металла без использования шерохо- ватости или дифракционной решёт- ки. Энергия света передавалась SPW посредством эванесцентного поля через воздушный зазор, а экспери- ментальным признаком резонанса служил резкий провал интенсивно- сти отражённого TM-поляризованного света. Однако значение работы Отто этим не ограничивалось. Измеряя угол, при котором наблюдался минимум отра- жения для различных длин волн, Отто определял волновой вектор SPW и экс- периментально построил её дисперси- онную зависимость. Тем самым пред- ложенная им схема стала не только способом оптического возбуждения поверхностных плазмонных волн, но и новым методом их спектроскопиче- ского исследования. Следующий принципиальный шаг был сделан Э. Кречманом (E. Kretschmann) и Х. Раэтером (H. Raether) в работе «Radiative Decay of Non Radiative Surface Plasmons Excited by Light», посту- пившей в редакцию 15 ноября 1968 года [22]. В самом начале корот- кой двухстраничной статьи авторы чётко разделили поверхностные плаз- менные волны на два типа. К перво- му они отнесли неизлучающие моды, фазовая скорость которых ω / k мень- ше скорости света c и которые поэто- му в обычных условиях не могут непо- средственно переходить в фотоны. Ко второму типу были причислены излу- чающие моды с ω / k > c , способные непосредственно взаимодействовать со светом. Цель нового эксперимента была сформулирована предельно кон- кретно: показать, что неизлучающая поверхностная мода, возбуждённая не электронным пучком, а светом, также может излучать. Схема опыта Кречмана показана на рис. 8. Для возбуждения такой моды Креч- ман и Раэтер использовали неоднород- ную световую волну, возникающую при полном внутреннем отражении света в кварцевой призме. На одну из граней призмы непосредственно напылялась серебряная плёнка тол- щиной около 800 Å (80 нм). Падающий свет ксеноновой лампы был поляризо- ван параллельно плоскости падения. При полном внутреннем отражении p-поляризованного света на границе кварц–Ag возникает эванесцентное поле (Evanescent Field – EW), проника- ющее через тонкую плёнку серебра. Оно не переносит энергию от грани- цы вглубь второй среды, а его ампли- туда экспоненциально уменьшает- ся при удалении от этой границы на расстояние порядка длины волны. При выполнении условия согласования волновых векторов это поле возбуж- дало неизлучающие поверхностные плазменные колебания на противо- положной границе раздела серебро – воздух. Физический смысл исполь- зования призмы состоял именно в решении проблемы, которая до это- го препятствовала непосредственно- му возбуждению распространяющих- ся поверхностных плазмонов светом. Продольная составляющая волнового Рис. 7. Упрощённая схема возбуждения неизлучательной поверхностной плазмонной волны (SPW) в конфигурации Отто. Эванесцентная волна (EW), возникающая при полном внутреннем отражении света в призме, проникает через воздушный зазор и возбуждает SPW на поверхности серебра