Введение. Исторический обзор оптики искусственных сред и плазмоники.
Фотонные кристаллы. Теорема Блоха. Зона Бриллюэна. Дисперсионные диаграммы. Приближение пустой решетки. Запрещенные зоны. Распространение волн внутри фотонных кристаллов. Медленный свет. Дефектные моды. Таммовские состояния. Нелинейные оптические эффекты в фотонных кристаллах. Применения фотонных кристаллов.
Понятие о метаматериалах. Методы эффективной среды. Метод Максвелла-Гарнетта. Метод Бруггемана.
Среды с отрицательным показателем преломления. Распространение и преломление волн в "левой" среде. Закон сохранения энергии для "левой" среды. Эффект Допплера и эффект Вавилова-Черенкова в "левой" среде. Применение метаматериалов с отрицательным показателем преломления. Линза Веселаго. Трансформационная оптика. Плащ-невидимка. Гиперлинза.
Реализация "левой" среды в микроволновом диапазоне частот. Система металлических стержней и расщепленных кольцевых резонаторов. Магнитоиндуктивные волны. Реализация "левой" среды в оптическом диапазоне частот. Киральные метаматериалы.
Среды с нулевой диэлектрической проницаемостью.
Плазмоника.
Диэлектрическая проницаемость металлов. Модель Друде-Зоммерфельда. Модель Друде-Лоренца. Объемные плазмоны.
Поверхностные плазмон-поляритоны на одиночной границе. Поверхностные плазмон-поляритоны в многослойных системах. Поверхностные плазмон-поляритоны на поверхности метаматериалов, анизотропных и гиротропных сред. Плазмон-поляритоны в графене.
Методы возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов. Призменный ввод: методы Отто и Кретчманна. Решеточный ввод. Дифракционные методы: ближнепольный, фокусированные оптические пучки. Возбуждение за счет оптической нелинейности. Визуализация поверхностных плазмон-поляритонов.
Дифракция света на субволновых отверстиях. Теория Бете-Боукампа. Экстраординарное оптическое пропускание. Поверхностные плазмон-поляритоны в решетках. Плазмонные кристаллы. Аномалии Вуда. Аномалии Рэлея. Полное поглощение в металлических решетках. Плазмонные резонансы Фабри-Перо в плазмонных кристаллах. Описание свойств плазмонных кристаллов с помощью матрицы рассеяния. Резонансы Фано.
Локализованные поверхностные плазмоны. Моды электромагнитного поля в наночастицах. Локализованные плазмоны в сферической металлической наночастице. Рассеяние и поглощение света в металлических наночастицах. Теория Ми. Связанные локализованные плазмоны. Квантовые явления в плазмонике.
Терагерцовая плазмоника. Моды Зоммерфельда-Зенека. Поверхностные плазмоны на границе полупроводника. "Ложные" плазмоны на структурированной поверхности.
Нелинейная плазмоника. Усиление нелинейных оптических эффектов в плазмонных структурах. Поверхностно-усиленное комбинационное рассеяние. Активная плазмоника. Управляемые плазмоны: электроплазмоника, магнитоплазмоника, акустоплазмоника, оптически управляемые плазмоны.
Применения плазмоники. Плазмонные наноантенны, волноводы. Суперлинза. Плазмонная сенсорика. Фотовольтаика. Термоплазмоника. Применения в медицине. Плазмонные методы визуализации.
Методы изготовления искусственных сред. Методы литографии. Прямой лазерный метод. Напыление. Осаждение из жидкой и газообразной фазы.
Основные численные методы расчета оптических свойств наноструктур. Метод плоских волн. Метод матриц перехода. Метод конечных разностей во временной области. Метод конечных элементов. Приближение дискретных диполей. Метод связанных мод в пространстве Фурье.
