Kopplung der Emission mit optischen Modi in mehrschichtigen plasmonischen und photonischen Nanostrukturen

Die Kopplung von Emittern mit nanoskaligen Strukturen ermöglicht außergewöhnliche Kontrolle über Emissionseigenschaften. Angeregte Fluorophore in Nahfeldentfernung zu Nanostrukturen interagieren anders mit den Nanostrukturen als frei propagierendes Licht bei gleicher Frequenz. Dies führt nicht nur zur Anregung der von der Struktur unterstützten optischen Modi, sondern bewirkt auch, dass Fluorophore die Eigenschaften der Modi übernehmen. Die Interaktion zwischen Emitter und Umgebung verändert spontane Zerfallsraten, ermöglicht spektrale Abstimmbarkeit und modifiziert die Richtwirkung sowie die Polarisation des emittierten Lichts. Diese vielfältigen Vorteile haben eine breite Palette von Fluoreszenzanwendungen beeinflusst. Dieser Review beschreibt die Interaktion von Fluoreszenz mit großflächigen mehrschichtigen plasmonischen und photonischen Strukturen im schwachen Kopplungsregime. Fünf verschiedene Typen von mehrschichtigen Strukturen aus metallischen, dielektrischen oder gemischten Materialien werden diskutiert, wobei der Schwerpunkt auf der Beziehung zwischen der Nanostruktur-Geometrie und der Natur der damit verbundenen optischen Modi liegt. Verschiedene Studien, die die Rolle der geometrischen Struktur und/oder der optischen Eigenschaften der mehrschichtigen Substrate auf Fluoreszenzeigenschaften und deren Anwendungen in verschiedenen Bereichen hervorheben, werden überprüft, um einen Überblick über Fortschritte auf diesem Gebiet zu geben und neue Ideen für ein effektives Management von Lichtenergie zu fördern.