No abstract

No abstract

We present a detailed analytical study of surface plasmon polaritons ͑SPPs͒ in generalized asymmetric slab waveguides with a core of negative permittivity and permeability. Profiting from the duality principle, we confine ourselves to the analysis of p-polarized ͑TM͒ SPP eigenmodes, which also occur in thin metallic films. It is shown that the left-handed ͑LH͒ structures considered here support a richer variety of SPPs when compared to their metallic counterparts. Depending on the refractive index distribution, the permittivity of each medium and the thickness of the core, a total of 30 solutions to the involved characteristic equation are identified in a unified manner and classified systematically. In order to identify conclusively all SPPs, we follow an analytical methodology based directly on the solution constraints inherent in the associated transcendental equation. This treatment reveals striking features of the formed SPP eigenmodes, such as the existence of "supermodes" when no SPP is supported at one of the slab interfaces. Moreover, our study reveals the opening of gaps in the SPP dispersion diagrams, occurrence of monomodal propagation for specific choices of the material parameters, presence of SPPs with no cutoff thickness and coexistence of three eigenmodes, with double mode-degeneracy points occurring twice. The eigenmodes with negative energy flux that give rise to negative group velocity are identified via a closed-form expression for the time-averaged power flow P in the guide. For each eigenmode, we examine the variation of P with the reduced slab thickness and discuss key features of the effective index geometric dispersion diagram, most of which are unique to the generalized structures studied herein.

Photonic crystals with a complete bandgap can stop the propagation of light of a certain frequency in all directions. We introduce double‐inverse‐opal photonic crystals (DIOPCs) as a new kind of optical switch. In the DIOPC, a movable, weakly scattering sphere is embedded within each pore of the inverse‐opal photonic crystal lattice. Switching between a diffusive reflector and a photonic crystal environment is experimentally demonstrated. Theory shows that a complete bandgap can be realized that can be opened or closed by moving the spheres. This functionality opens up new possibilities for the control of light emission and propagation. The close link and interaction between the chemical synthesis and the computational design and analysis underlines the interdisciplinary focus of this report.

Mit 12 Abbildungen) I. Theoretisaher Teil A. Einleitung In der vorliegenden Arbeit wird versucht, einen experimentellen Beitrag zu der Frage zu liefern, in welcher Weise sich der Bau eines Atoms bei stofflichen Umwandlungen, d. h. bei der Bindung mindestens eines zweiten Atoms andert. Bei diesem Problem handelt es sich um eine wesentliche Frage der ,,Atomchemie", namlich um die Frage nach Wesen und Art der chemischen Bindung in den verschiedenen Stoffen mit vemchiedener Bindungsart. Man hat zwar fur alle Bindungsarten begriindete Vorstellungen uber die Bnderungen, die in den Atomen beim Eingehen einer chemischen Bindung stattfinden, doch liegen quantitative Kenntnisse bisher nur in wenigen einfachen Idealfallen vor. Diese hderungen konnen ganz verschiedener Natur sein: 1. Es konnen ein oder mehrere Elektronen von einem Atom vollig in die Hiille des anderen Atoms ubergehen, wodurch die Atome zu Ionen von entgegengesetzter Ladung werden. Die chemische Bindung kommt in diesem Falle zustande durch elektrostatische Krafte zwischen den Ionen. Dieser Bindungstyp liegt vor bei allen Salzen.Er wird als heteropolare oder Ionenbindung bezeichnet. 2.Bei der Wechselwirkung zweier Atome aufeinander kann jedes der beiden ein oder mehrere Elektronen als sogenannte Bindungselektronen zur Verfiigung stellen, die auf Grund von Austauschkraften die chemische Bindung besorgen. Dieser Fall ist von dem erstgenannten grundsatzlich verschieden, denn hier treten keine anziehenden elektrostatischen Krafte auf, sondern die Bindung kommt dadurch zustande, daB den beiden verbundenen Atomen eine gewisse Zahl von Elektronen gemeinsam angehort. Diese Elektronen werden sich bevorzugt in der Nahe der Verbindungslinie der Kernschwerpunkte der beiden Atome aufhalten. Diese Bindungsart bezeichnet AMalen der Phyalk. 6. Fdge. 34. 26 w 394 Annalen der Physik. 5. Folge. Band 34. 1939 man als homoopolare Bindung. Ihr Prototyp ist beispielsweise die C-C-Bindung in organischen Molekiilen. 3. Ferner kann auch jedes Atom eine bestimmte Zahl von Elektronen abgeben, ohne daB dabei ein obergang von einer Atomart auf die andere oder eine chemische Bindung durch ,,lokalisierte" Austauschelektronen stattfindet. Solche Verhaltnisso liegen in den Metallen vor, bei denen man bekanntlich annimmt, daB die Atomrumpfe, also die Ionen, in ein Kontinuum von Elektronen, das sogenannte Elektronengas, eingelagert sind. Diese Bindungsart bezeichnet man als metallische Bindung. 4, SchlieBlich entsteht noch eine schwache Bindung l) durch jene Krafte, die z. B. organische Molekule oder auch Einzelatome, wie bei festen Edelgasen, im Kristallverband zusammenhalten. Die Wechselwirkung der Molekule bzw. Atome erfolgt hier durch die schwacheren und schneller mit der Entfernung abklingenden Dispersionswirkungen, die durch die gegenseitige Influenzierung der voriibergehenden , etwa durch thermische Schwankungen entstehenden, elektrischen Dipolmomente der Atome zustande kommen. Diese Anschauung vom Wesen der chemischen Bindung laBt die Folgerung zu, da6 die verschiedenen Bindungsarten unt...