ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПЛАЗМОН-ПОЛЯРИТОНОВ ТЕРАГЕРЦЕВОГО ДИАПАЗОНА Российский патент 2023 года по МПК G01B9/02 G01N21/45 

Изобретение относится к оптике конденсированных сред и может быть использовано для определения эффективной диэлектрической проницаемости поверхности твёрдых тел, способной направлять терагерцевые (ТГц) поверхностные плазмон-поляритоны - разновидность поверхностных электромагнитных волн [1], а также - для исследования переходного слоя на поверхности таких тел, для создания сенсорных устройств и плазмон-поляритонных фурье-спектрометров инфракрасного (ИК) и ТГц диапазонов шкалы электромагнитных волн [2].

Известен плазмонный спектрометр (представляющий собой двулучевой интерферометр) ТГц диапазона для исследования проводящей поверхности, в котором интерферограмму получают в параллельных пучках объёмных волн, одна из которых порождена поверхностными плазмон-поляритонами, взаимодействующими с перемещаемым вдоль их трека наклонным плоским зеркалом [3]. Спектрометр содержит источник р-поляризованного монохроматического излучения, светоделитель в виде плоскопараллельной пластинки, расщепляющий пучок излучения источника на измерительный и реперный пучки, элемент преобразования излучения измерительного пучка в поверхностный плазмон-поляритон, твёрдотельный проводящий образец, имеющий две плоские смежные грани, на одной из которых размещён элемент преобразования излучения источника в поверхностный плазмон-поляритон, а на другой - элемент преобразования поверхностного плазмон-поляритона в объёмную волну, выполненный в виде перемещаемого вдоль трека наклонного плоского зеркала, заслонку, перекрывающую реперный пучок, регулируемый поглотитель реперного пучка, неподвижное плоское зеркало, светоделитель, совмещающий пучки объёмного излучения, фокусирующий объектив и фотоприёмник. Основным недостатком известного устройства является низкая точность определения комплексного показателя преломления поверхностного плазмон-поляритона: $$\text{κ}=\text{κ}\text{'}+i\cdot \text{κ}"$$, где κ' и κʺ - реальная и мнимая части показателя преломления, соответственно, i - мнимая единица. Это обусловлено, в основном, сравнимостью длины распространения поверхностного плазмон-поляритона с периодом интерференционной картины, что не позволяет точно определить ни сам период (пропорциональный κ'), ни длину распространения поверхностного плазмон-поляритона (обратно пропорциональную κʺ). Кроме того, при перемещении элемента преобразования поверхностного плазмон-поляритона в объёмную волну практически невозможно сохранить неизменной величину зазора между этим элементом и поверхностью образца; вариации же зазора приводят к непредсказуемым вариациям интенсивности измерительного пучка, что приводит к снижению соотношения сигнал/шум.

Известен интерферометр для определения показателя преломления монохроматической инфракрасной поверхностной электромагнитной волны (ПЭВ), содержащий источник коллимированного р-поляризованного монохроматического излучения, элемент преобразования излучения в ПЭВ, твёрдотельный образец с плоской гранью, способной направлять ПЭВ, делитель исходного пучка ПЭВ, выполненный в виде частично прозрачной плоскопараллельной пластинки, примыкающей своим ребром к грани образца и перпендикулярный к ней, плоское зеркало, ориентированное перпендикулярно к грани образца и пересекающее трек прошедшего через делитель пучка ПЭВ, заслонку, позволяющую поочерёдно перекрывать провзаимодействовавшие с делителем пучки ПЭВ, линейку фотоприёмников, размещённую в плоскости грани, и устройство обработки информации [4]. Основным недостатком известного интерферометра является низкая точность определения обеих частей комплексного показателя преломления ПЭВ, что обусловлено:

1) малым количеством периодов в интерферограмме, регистрируемой в области пересечения провзаимодействовавших с делителем пучков ПЭВ;

2) неравномерностью распределения интенсивности в поперечном сечении исходного пучка ПЭВ;

3) малым различием между длинами пробега интерферирующих пучков;

4) малой светосилой и чувствительностью пикселей линейки фотоприёмников.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является интерферометр Майкельсона для определения показателя преломления поверхностных плазмон-поляритонов терагерцевого диапазона, содержащий источник коллимированного р-поляризованного монохроматического излучения, элемент преобразования излучения в пучок поверхностного плазмон-поляритона, твёрдотельный образец с плоской гранью, способной направлять поверхностные плазмон-поляритоны, делитель исходного пучка поверхностных плазмон-поляритонов в форме плоскопараллельной пластинки, примыкающей своим ребром к грани, ориентированной перпендикулярно к ней и отклонённой на 45^о от плоскости падения излучения источника, два плоских зеркала, размещённых на грани, примыкающих к ней кромками отражающих поверхностей и ориентированных перпендикулярно как к грани, так и к пересекаемым ими соответствующим вторичным пучкам поверхностных плазмон-поляритонов, причём одно из зеркал неподвижно и является съёмным, а второе может перемещаться вдоль направления распространения другого вторичного пучка, однопиксельное фотоприёмное устройство, размещённое у участка ребра грани, освещаемого обоими вторичными пучками, и устройство обработки информации [5]. Основным недостатком известного интерферометра является низкая точность определения вещественной части κ' комплексного показателя преломления поверхностного плазмон-поляритона, что обусловлено не учетом как отличия от единицы показателя преломления n_ср находящейся в газовой фазе окружающей среды (как правило, воздуха), так и его зависимости от физических параметров (температуры, давления, влажности, состава) среды, в то время как вариации n_ср при изменении этих параметров могут на много превышать требуемую точность определения κ' [6, 7]. Кроме того, выполнение известным интерферометром на поверхностных плазмон-поляритонах в естественном атмосферном воздухе возможно только на частотах, соответствующих его «окнам прозрачности» из-за большого количества сильных линий поглощения паров воды в ТГц диапазоне [8].

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности определения вещественной части κ' комплексного показателя преломления терагерцевых поверхностных плазмон-поляритонов с помощью известного ТГц интерферометра Майкельсона на поверхностных плазмон-поляритонах.

Суть изобретения заключается в том, что известный интерферометр, содержащий источник коллимированного р-поляризованного монохроматического излучения, элемент преобразования излучения в пучок поверхностных плазмон-поляритонов, твёрдотельный образец с плоской гранью, способной направлять поверхностные плазмон-поляритоны, делитель исходного пучка поверхностных плазмон-поляритонов в форме плоскопараллельной пластинки, примыкающей своим ребром к грани, ориентированной перпендикулярно к ней и отклонённой на 45° от плоскости падения излучения источника, два плоских зеркала, размещённых на грани, примыкающих к ней кромками отражающих поверхностей и ориентированных перпендикулярно как к грани, так и к пересекаемым ими соответствующим вторичным пучкам поверхностных плазмон-поляритонов, причём одно из зеркал неподвижно и является съёмным, а второе может перемещаться вдоль направления распространения другого вторичного пучка, однопиксельное фотоприёмное устройство, размещённое у участка ребра грани, освещаемого обоими вторичными пучками, и устройство обработки информации, дополнительно содержит интерферометр Майкельсона для объёмных волн излучения источника, причём оба интерферометра размещены в герметичной камере, заполненной прозрачной средой и снабжённой окном для ввода излучения, а также - портами для подключения приводов подвижных зеркал, фотоприёмных устройств, напуска и откачки газа.

Повышение точности определения вещественной части κ' комплексного показателя преломления поверхностных плазмон-поляритонов заявляемым интерферометром достигается в результате достоверного определения длины волны излучения источника в газовой окружающей среде λ_ср с помощью введённого в состав известного устройства интерферометра Майкельсона для объёмных волн (ОВ), а также - путём размещения обоих интерферометров в герметичной камере и заполнения её прозрачным газом с заданными параметрами (температурой, давлением, влажностью, составом).

На Фиг.1 приведена схема (вид сверху) заявляемого устройства, где цифрами обозначены: 1 - герметичная камера; 2 - интерферометр Майкельсона для поверхностных плазмон-поляритонов; 3 - интерферометр Майкельсона для объёмных волн (ОВ); 4 - порт для напуска и откачки прозрачного (для ТГц излучения) газа; 5 - источник коллимированного р-поляризованного монохроматического ТГц излучения, характеризуемого в вакууме длиной волны λ_о; 6 - входное окно для ввода излучения источника 5 в камеру 1; 7 - светоделительная пластинка для расщепления пучка излучения источника 5 на два вторичных коллимированных пучка ОВ; 8 - порт для подключения привода подвижного зеркала интерферометра 3 и передачи электрических сигналов от него в устройство накопления и обработки информации 9; 10 - элемент преобразования излучения источника 5 в поверхностные плазмон-поляритоны; 11 - направляющая поверхностных плазмон-поляритонов плоская грань образца; 12 - делитель пучка поверхностных плазмон-поляритонов в форме частично прозрачной плоскопараллельной пластинки, отклонённой на угол 45° относительно плоскости падения излучения источника 5 и характеризуемой применительно к поверхностным плазмон-поляритонам коэффициентом отражения R и коэффициентом пропуская T; 13 - съёмное плоское зеркало, ориентированное параллельно плоскости падения; 14 - плоское зеркало, ориентированное перпендикулярно плоскости падения и способное перемещаться вдоль неё; 15 - однопиксельное фотоприёмное устройство; 16 - порт для подключения привода подвижного зеркала интерферометра 2 и передачи электрических сигналов от него в устройство 9.

Интерферометр работает следующим образом. В герметичную камеру 1, устанавливают интерферометр на поверхностных плазмон-поляритонах 2 и интерферометр для объёмных волн (ОВ) 3; затем камеру 1 через порт 4 заполняют прозрачной (для ТГц излучения) газовой средой. Коллимированное р-поляризованное монохроматическое ТГц излучение источника 5 направляют на входное окно 6 камеры 1. Излучение падает на светоделительную пластинку 7, которая расщепляет его на два вторичных коллимированных пучка: один из которых направляется в интерферометр на поверхностных плазмон-поляритонах 2, а второй - в ОВ-интерферометр 3. Вначале, с помощью интерферометра 3, электрические сигналы от которого через порт 8 поступают в устройство 9, определяют длину волны излучения λ_ср в заполняющей камеру 1 среде (газе) и её показатель преломления $$n_{\text{cp}}={\text{λ}}_{\text{о}}/{\text{λ}}_{\text{ср}}$$. Затем, приступают к определению длины волны поверхностных плазмон-поляритонов λ_ППП с помощью интерферометра 2. Для этого ОВ-излучение, прошедшее через пластинку 7, направляют на элемент 10, преобразующий (с некоторой эффективностью) ОВ в поверхностные плазмон-поляритоны. Пучок поверхностных плазмон-поляритонов, распространяется по плоской грани 11 образца и падает на делитель 12, расщепляющий исходный пучок ППП на два вторичных пучка поверхностных плазмон-поляритонов [9]. Отражённый делителем 12 пучок падает на зеркало 13 и отражается им в противоположном направлении [10]. Прошедший сквозь делитель 12 пучок поверхностных плазмон-поляритонов достигает зеркала 14, отражается от него и возвращается на делитель 12. Первый из вторичных пучков поверхностных плазмон-поляритонов частично проходит сквозь делитель 12, а второй - частично отражается им. Провзаимодействовавшие с делителем 12 вторичные пучки поверхностных плазмон-поляритонов распространяются по одному и тому же треку (перпендикулярному плоскости падения), достигают кромки грани 11 подложки и, в результате дифракции на ребре этой грани, преобразуются в объёмные волны, интенсивность которых пропорциональна интенсивности породивших их пучков поверхностных плазмон-поляритонов [11]. Эти волны интерферируют между собой и освещают фотоприёмное устройство 15, которое продуцирует электрический сигнал, пропорциональный освещённости. Этот сигнал через порт 16 поступает на устройство 9, запоминающее величину I_int сигнала и соответствующую ему координату х_о зеркала 14. Далее, зеркало 14 смещается вдоль оси х на один «шаг» Δх и устройство 9 регистрирует новые значения сигнала I_int и соответствующей ему координаты (х_о±Δх) зеркала 14. Процедура подобных измерений продолжается до тех пор, пока зеркало 14 не сместится на максимальное расстояние х_max от своего начального положения. Полученная зависимость $$I_{\mathrm{int}}\left(x\right)$$, представляет собой совокупность точек интерферограммы, описываемой аналитическим выражением [5]:

где I_o - интенсивность падающего на делитель 12 пучка поверхностных плазмон-поляритонов; R и Т - коэффициенты отражения и пропускания делителя 12, соответственно; $$\alpha =2k_{ср}\cdot \kappa "$$ - коэффициент затухания поверхностных плазмон-поляритонов (где $$k_{cp}=2\pi /{\text{λ}}_{cp}$$; b - расстояние от делителя 12 до зеркала 13; a - расстояние от делителя 12 до ребра грани 11; x - текущее расстояние от делителя 12 до зеркала 14; $$\Delta \varphi =2\cdot k_{ср}\cdot \kappa \text{'}\cdot \Delta l$$ - набег фазы, приобретаемый поверхностными плазмон-поляритонами на расстоянии $$\Delta l=\left|x_{\text{o}}-x\right|$$ (здесь коэффициент “2” учитывает прямой и обратный ход пучка на расстоянии $$\Delta l$$), e - экспонента.

Используя полученную интерферограмму, можно определить вещественную часть $${\text{κ'}}_{\text{ср}}$$ показателя преломления поверхностных плазмон-поляритонов на границе «металл-газ», соотнося длину волны излучения $${\text{λ}}_{\text{cp}}$$ в заполняющем камеру 1 газе и длину волны поверхностных плазмон-поляритонов λ_ППП: $${\text{κ'}}_{\text{ср}}={\text{λ}}_{\text{ср}}/{\text{λ}}_{\text{ППП}}$$[1]. Величину λ_ППП можно рассчитать по интерферограмме, разделив удвоенное расстояние $$\Delta l$$ (что соответствует изменению расстояния, пробегаемого пучком поверхностных плазмон-поляритонов в «плече», содержащем зеркало 14), между зарегистрированными максимумами, на число m этих максимумов: $${\text{λ}}_{\text{ППП}}=2\cdot \Delta l/m$$. Поэтому формула для расчёта значения κ' имеет вид:

Существует и другой, более простой способ определения λ_ППП по плазмонной интерферограмме, состоящий в том, что, используя накопленные устройством 9 данные, рассчитывают её фурье-спектр, центральная длина волны которого и соответствует λ_ППП [12].

Определив таким образом $${\text{κ'}}_{\text{ср}}$$, можно рассчитать вещественную часть $${\text{κ'}}_{\text{о}}$$ показателя преломления поверхностных плазмон-поляритонов на границе «металл-вакуум»: $$\kappa {\text{'}}_{\text{о}}=n_{\text{cp}}\cdot {\text{λ}}_{\text{ср}}/{\text{λ}}_{\text{ППП}}$$, который можно трактовать как абсолютный показатель преломления поверхностных плазмон-поляритонов.

Значение мнимой части κʺ показателя преломления поверхностных плазмон-поляритонов можно определить измерив зависимость интенсивности пучка I, прошедшего сквозь делитель 12, от координаты х зеркала 14 в отсутствии зеркала 13 на грани 11. Тогда для любых значений I₁ и I₂, измеренных при положениях зеркала 14 с координатами х₁ и х₂ (где х₁>х₂) , соответственно, справедливо соотношение для коэффициента затухания поверхностных плазмон-поляритонов [1]:

где ln - функция натурального лагорифма.

Приравняв правую часть выражения (3) правой части определения коэффициента затухания поверхностных плазмон-поляритонов $$\alpha =2k_{ср}\cdot \kappa "$$, получим:

В качестве примера применения заявляемого устройства, рассмотрим возможность определения с его помощью (при параметрах интерферометра на поверхностных плазмон-поляритонах идентичных параметрам устройства-прототипа [5]) показателя преломления поверхностных плазмон-поляритонов, генерируемых падающим на входное окно 6 излучением с λ_о=130 мкм на плоской поверхности золотого образца, содержащей ZnS-покрытие (с показателем преломления равным 2.943) толщиной d=500 нм, но размещённой не в вакууме (как в устройстве прототипе), а в заполняющем камеру 1 сухом воздухе. Стандартный сухой воздух имеет температуру 15^оС, находится под давлением в 1013.25 гПа и имеет состав: 78.09% - N₂; 20.95% - О₂; 0.93% - Ar и 0.03% - СО₂ [13]. Согласно [6], показатель преломления сухого воздуха можно рассчитать по формуле:

где $$\sigma =1/{\text{λ}}_{\text{o}}$$ - волновое число, а длина волны излучения $${\text{λ}}_{\text{o}}$$ выражена в микрометрах.

Расчёт по формуле (5), при подстановке в неё λ_о=130 мкм, даёт результат $$n_{cp}=1.000272613$$ (именно такой результат должен показать интерферометр 3, используемый для определения показателя преломления среды в камере 1). Тогда $${\text{λ}}_{ср}={\text{λ}}_{\text{o}}/n_{ср}\approx 129.965$$мкм. С учётом отличия $$n_{cp}$$ от единицы и того, что R=0.28, T=0.45, I_o=1, $$\Delta x=1.0\text{мкм}$$, $$x_{\text{o}}=0$$, $$x_{\max }=1.0\text{cм}$$ (как в примере, приведённом в прототипе), была рассчитана ППП-интерферограмма с применением модели Друде [14] для диэлектрической проницаемости золота (плазменная частота 72800 см^-1, столкновительная частота электронов проводимости 215 см^-1) при решении дисперсионного уравнения ППП в трёхслойной структуре («металл - слой диэлектрика - диэлектрическая окружающая среда») [1]. Число полных периодов m такой интерферограммы, укладывающихся на расстоянии $$\left(x_{\max }-x_{\text{o}}\right)$$=10.0 мм, равно 154. Подставив в формулу (2) значения m, $$x_1=0$$, $${х}_2=x_{\max }$$и λ_ср, получим искомую величину κ'=1.0005350. При использовании же устройства-прототипа, в предположении, что показатель преломления окружающей среды $$n_{cp}$$равен единице, найденное значение вещественной части показателя преломления поверхностных плазмон-поляритонов κ'=1.0002620. Как видим, различие значений κ', найденных с применением заявляемого устройства и устройства-прототипа, составляет ≈2.7⋅10^-4, что в 9 раз превышает погрешность (±3⋅10^-5) определения κ' методом интерферометрии на поверхностных плазмон-поляритонах. С точки же зрения соответствия толщины d слоя ZnS величине κ', неучет отличия показателя преломления воздуха от единицы приведёт к 50% ошибке в определении значения d, поскольку в этом случае κ'=1.0005350 соответствует d = 750 нм, а не 500 нм (истинное значение d, выбранное при моделировании).

Заметим, однако, что учёт отличия показателя преломления непоглощающего газа, заполняющего камеру 1, от единицы не оказывает существенного влияния на величину коэффициента затухания поверхностных плазмон-поляритонов α, а, следовательно, и на точность определения мнимой части показателя преломления поверхностных плазмон-поляритонов κʺ. Поэтому процедура измерений, методика расчётов и их результат для определения κʺ заявляемым устройством не отличается от аналогичной процедуры, применяемой при использовании устройства-прототипа в вакууме [5].

Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемое устройство позволяет существенно повысить точность определения вещественной части κ' комплексного показателя преломления терагерцевых (ТГц) поверхностных плазмон-поляритонов при прочих равных условиях, что имеет важное значение при использовании интерферометра на поверхностных плазмон-поляритонах для определения диэлектрической проницаемости скин-слоя металла по характеристикам (показателю преломления и длине распространения) ТГц поверхностных плазмон-поляритонов, а также - при ТГц исследовании субволновых диэлектрических слоёв на металле.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:

1. Gomez R.J., Zhang Y., and Berrier A. Fundamental aspects of surface
plasmon polaritons at terahertz frequencies // in “Handbook of
terahertz technology for imaging, sensing and communications”
Ed. Saeedkia D. (Woodhead Publishing Series), 2013. - p. 62-90.

2. Жижин Г.Н., Кирьянов А.П., Никитин А.К., Хитров О.В. Дисперсионная фурье-спектроскопия поверхностных плазмонов инфракрасного диапазона // Оптика и спектроскопия, 2012, т.112, №4, с.597-602.

3. Жижин Г.Н., Никитин А.К., Балашов А.А., Рыжова Т.А. Плазмонный спектрометр ТГц диапазона для исследования проводящей поверхности // Патент РФ на изобретение №2318192. - Бюл. №6 от 27.02.2008 г.

4. Никитин А.К., Князев Б.А., Герасимов В.В., Хасанов И.Ш. Интерферометр для определения показателя преломления монохроматической ИК ПЭВ // Патент РФ на изобретение RU 2653590, Бюл. №14 от 11.05.2018 г.

5. Никитин А.К., Хитров О.В. Интерферометр Майкельсона для определения показателя преломления поверхностных плазмон-поляритонов терагерцового диапазона // Патент РФ на изобретение RU 2709600, Бюл. №35 от 18.12.2019 г.

6. Edlén B. The refractive index of air // Metrologia, 1966, v. 2, No. 2, p. 71-80.

7. Birch K.P. and Downs M.J. The results of a comparison between calculated and measured values of the refractive index of air // J. Phys. (E): Sci. Instrum., 1988, v. 21, p. 694-695.

8. Yang Y., Shutler A., and Grischkowsky D. Measurement of the transmission of the atmosphere from 0.2 to 2 THz // Optics Express, 2011, v. 19, No. 9, p. 8830-8838.

9. Gerasimov V.V., Nikitin A.K., Lemzyakov A.G. et al. Splitting a terahertz surface plasmon polariton beam using Kapton film // JOSA (B), 2020, v. 37, Is. 5, p. 1461-1467.

10. Герасимов В.В., Князев Б.А., Никитин А.К. Отражение монохроматических поверхностных плазмон-поляритонов терагерцевого диапазона плоским зеркалом // Квантовая электроника, 2017, т. 47 (1), с. 65-70.

11. Gerasimov V.V., Knyazev B.A., Kotelnikov I.A., Nikitin A.K. et al. Surface plasmon polaritons launched using a terahertz free electron laser: propagating along a gold-ZnS-air interface and decoupling to free waves at the surface tail end // JOSA (B), 2013, v.30, Is.8, p. 2182-2190.

12. Gerasimov V.V., Nikitin A.K., Khitrov O.V., Lemzyakov A.G. Experimental demonstration of surface plasmon Michelson interferometer at the Novosibirsk terahertz free-electron laser. // 46th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz). Chengdu, 2021, p. 1016-1017.

13. Owens J.C. Optical refractive index of air: dependence on pressure, temperature and composition // Applied Optics, 1967, v. 6, No. 1, p. 51-59.

14. Ordal M.A., Bell R.J., Alexander R.W, Long L.L. and Querry M.R. Optical properties of fourteen metals in the infrared and far infrared // Applied Optics, 1985, v. 24, No. 24, p. 4493-4499.

Изобретение относится к оптике конденсированных сред и касается интерферометра для поверхностных плазмон-поляритонов терагерцевого диапазона. Интерферометр содержит источник коллимированного р-поляризованного монохроматического излучения, элемент преобразования излучения в пучок поверхностных плазмон-поляритонов, твёрдотельный образец с плоской гранью, способной направлять поверхностные плазмон-поляритоны, делитель исходного пучка поверхностных плазмон-поляритонов, два размещённых на грани плоских зеркала, однопиксельное фотоприёмное устройство, размещённое у участка ребра грани, освещаемого обоими вторичными пучками, и устройство обработки информации. Одно из плоских зеркал является неподвижным и съемным, а второе зеркало может перемещаться вдоль направления распространения вторичного пучка. Устройство дополнительно содержит интерферометр Майкельсона для объёмных волн излучения источника. Интерферометры размещены в герметичной камере, заполненной прозрачной средой в газовой фазе. Технический результат заключается в повышении точности определения вещественной части показателя комплексного показателя преломления терагерцевых поверхностных плазмон-поляритонов. 1 ил.

Интерферометр для поверхностных плазмон-поляритонов терагерцевого диапазона, содержащий источник коллимированного р-поляризованного монохроматического излучения, элемент преобразования излучения в пучок поверхностных плазмон-поляритонов, твёрдотельный образец с плоской гранью, способной направлять поверхностные плазмон-поляритоны, делитель исходного пучка поверхностных плазмон-поляритонов в форме плоскопараллельной пластинки, примыкающей своим ребром к грани, ориентированной перпендикулярно к ней и отклонённой на 45° от плоскости падения излучения источника, два плоских зеркала, размещённых на грани, примыкающих к ней кромками отражающих поверхностей и ориентированных перпендикулярно как к грани, так и к пересекаемым ими соответствующим вторичным пучкам поверхностных плазмон-поляритонов, причём одно из зеркал неподвижно и является съёмным, а второе может перемещаться вдоль направления распространения другого вторичного пучка, однопиксельное фотоприёмное устройство, размещённое у участка ребра грани, освещаемого обоими вторичными пучками, и устройство обработки информации, отличающийся тем, что он дополнительно содержит интерферометр Майкельсона для объёмных волн излучения источника, причём оба интерферометра размещены в герметичной камере, заполненной прозрачной средой в газовой фазе и снабжённой окном для ввода излучения, а также - портами для подключения приводов подвижных зеркал, фотоприёмных устройств, напуска и откачки газа.