Nanolenti Plasmoniche per la Generazione di Momento Angolare Orbitale

Il lavoro di tesi svolto consiste nello studio del funzionamento dei dispositivi PVL a partire dalla teoria di base, di plasmonica e di momento angolare orbitale della luce, alla loro struttura e funzionamento e alla loro applicazione nell'optical tweezing. Il primo capitolo pone le basi di plasmonica necessarie a comprendere i fenomeni che hanno luogo nelle PVL. A partire dalle equazioni di Maxwell si studia l'interazione dei metalli, intesi come nel modello di Drude, con la radiazione elettromagnetica e si introduce la funzione dielettrica del metallo. Dall'equazione d'onda applicata ad un'interfaccia planare tra metallo e dielettrico, si ottiene la relazione di dispersione per gli SPP (Surface Plasmon Polaritons) che si propagano sulla superficie e se ne studia il confinamento. Si studiano inoltre dei sistemi multilayer di interfacce metallo-isolante. Le PVL, costituite da spirali di Archimede scavate su una piastra metallica illuminate da luce polarizzata circolarmente, permettono la generazione di SPP per accoppiamento tramite reticolo; questo porta a trasmissione straordinaria al di la' del dispositivo. Il secondo capitolo, invece, tratta lo studio dei fasci che trasportano momento angolare orbitale (OAM) e la loro interazione con gli SPP. Si studia l'approssimazione parassiale e i fasci Di Laguerre-Gauss e di Bessel. Si mostrano quattro metodi di generazione di questo tipo di fasci: spiral phase plates, ologrammi, convertitori astigmatici di modo e q-plates. Successivamente si studia l'interazione di questi fasci con interfacce metalliche, che possono generare SPP. Si introduce il concetto di vortice SPP e vengono introdotte e descritte diverse tipologie di PVL. Si mostra che strutture chirali, come le spirali di Archimede, posseggono una carica topologica ben definita. Come ultima analisi, si considera la trasmissione straordinaria attraverso nanoaperture, con particolare attenzione alla possibilita' di trasferire OAM dagli SPP al far-eld. Infine si studia la manipolazione ottica (tapping e messa in rotazione) di particelle microscopiche dielettriche tramite PVL.