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Summary:
Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung der linearen optischen Eigenschaften von periodisch angeordneten Metall-Nanodrähten, die auf dielektrischen oder metallischen Substraten aufgebracht sind. Die verwendeten Nanostrukturen können dabei der neuen Materialklasse der sogenannten polaritonischen photonischen Kristalle zugeordnet werden. Im Gegensatz zu rein dielektrischen Nanostrukturen, deren Transmissionsspektren durch die Anregung geometrischer Resonanzen gekennzeichnet sind, können die Spektren der verwendeten metallischen photonischen Kristalle zusätzliche elektronische Resonanzen im sichtbaren Spektralbereich aufweisen. Diese als Partikelplasmon bezeichneten Resonanzen sind auf die Kollektivschwingung der Leitungsbandelektronen in den einzelnen Nanodrähten zurückzuführen. Eine sehr wichtige Fragestellung ist in diesem Zusammenhang, in wie weit mögliche elektromagnetische Kopplungsphänomene die optischen Eigenschaften der untersuchten metallischen Nanostrukturen zusätzlich beinflussen können. Sowohl die direkte elektromagnetische Wechselwirkung zwischen den einzelnen Nanodrähten, als auch die mögliche Wechselwirkung mit verschiedenen Oberflächenmoden sollen im Rahmen dieser Arbeit eingehender betrachtet werden. Neben der Verwendung verschiedener dielektrischer Substrate wird vor allem der Einfluss metallischer Substratschichten demonstriert. Ziel der Untersuchungen ist es dabei, generell ein besseres und genaueres Verständnis der physikalischen Ursachen der beobachteten Kopplungsphänomene zu erhalten. Im Rahmen dieser Arbeit kommen sowohl experimentelle Methoden als auch theoretische Simulationen zur Anwendung, um einen tieferen Einblick in die komplexen Zusammenhänge zu ermöglichen. Die Arbeit belegt eindeutig, dass sowohl die Entstehung von Polaritonmoden als auch so genannte Hybridisierungseffekte die optischen Transmissionseigenschaften sehr stark beeinflussen. Die beobachteten grundlegenden Kopplungsphänomene können möglicherweise zur Entwicklung oder Optimierung neuartiger optischer Bauelemente genutzt werden.

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