Гибридті плазмоникалық толқын бағыттағышы - Hybrid plasmonic waveguide

A плазмоникалық толқын бағыттағышы болып табылады оптикалық толқын бағыттағышы а басқаратын жарықты байланыстыра отырып, жарықтың шектелуіне жетеді диэлектрлік толқын бағыттағышы және а плазмоникалық толқын жүргізушісі. Ол жоғары ортаны бөлу арқылы пайда болады сыну көрсеткіші (әдетте кремний ) металл бетінен (әдетте алтын немесе күміс ) кішкене алшақтықпен.

Плазмоникалық толқын бағыттағыштың көлденең қимасы. Қуат z бағытында таралады.

Тарих

Диэлектрлік толқын бағыттағыштарын қолданады жалпы ішкі көрініс жоғары индексті аймақта жарықты шектеу. Олар жарықты өте аз шығынмен ұзақ қашықтыққа бағыттай алады, бірақ олардың жарық шектеу қабілеті дифракциямен шектеледі. Плазмоникалық толқын бағыттағыштар, керісінше, қолданады жер бетіндегі плазмон металл бетінің жанында жарық шектеу үшін. Плазмоникалық толқын өткізгіштердің жарық ұстау қабілеті дифракциямен шектелмейді,[1] және соның салдарынан олар жарықты өте аз көлемде шектей алады. Алайда, бұл бағыттаушылар бағыттаушы құрылымның бір бөлігі ретінде металдың болуына байланысты көбеюде айтарлықтай шығынға ұшырайды.[2] Гибридті плазмоникалық толқын бағыттағышты жобалаудың мақсаты осы екі түрлі толқындарды бағыттау схемаларын біріктіру және үлкен шығынға ұшырамай жоғары жарыққа жетуге жету болды. [3][4] Бұл құрылымның көптеген әр түрлі вариациялары ұсынылды. Сол уақыттан бастап гибридті плазмоникалық толқын бағыттағыштардың көптеген басқа түрлері жеңіл ұстау қабілетін жақсарту немесе өндірістің күрделілігін төмендету үшін ұсынылды.[5][6]

Гибридті плазмоникалық толқын бағыттағыштағы қуат тығыздығы. Жарық z бағытында таралады

Жұмыс принципі

Гибридті плазмоникалық толқын бағыттағыштардың жұмысын. Тұжырымдамасын қолдана отырып түсіндіруге болады режім муфтасы. Ең жиі қолданылатын гибридті плазмоникалық толқын өткізгіш металл бетіне өте жақын орналастырылған және төмен индекс аймағымен бөлінген кремний нановирінен тұрады. Кремний толқындары диэлектрлік толқын бағыттауыш режимін қолдайды, ол негізінен кремнийде болады. Металл беткі тіректер жер бетіндегі плазмон, ол металл бетіне жақын орналасқан. Осы екі құрылымды бір-біріне жақындатқан кезде диэлектрлік толқын бағыттағыш режим кремний нановирі жұптары қолдайды, метал беті қолдайтын плазмондық беттік режимге. Осы режим байланысының нәтижесінде жарық металл мен жоғары индекс аймағының (кремний нановирі) арасындағы аймақта өте шектеулі болады.

Қолданбалар

Гибридті плазмоникалық толқын бағыттағышы, бұрын хабарланған көптеген плазмоникалық толқын бағыттағыштарымен салыстырғанда, аз шығын кезінде жарықтың үлкен шектелуін қамтамасыз етеді.[7] Ол сондай-ақ кремний фотоникасы технологиясымен үйлеседі және оны бір чиптегі кремнийдің толқын бағыттағыштарымен біріктіруге болады. Ұқсас слот-нұсқаулық, ол сонымен қатар төмен индексті ортада жарықты шектей алады. Осы тартымды ерекшеліктердің үйлесуі осы жаңа жетекші схеманы қолдану бойынша бүкіл әлемдегі ғылыми-зерттеу қызметін ынталандырды. Мұндай қосымшалардың кейбір маңызды мысалдары ықшам лазерлер болып табылады,[8] электро-оптикалық модуляторлар,[9] биосенсорлар,[10] поляризацияны бақылау құрылғылары,[11] және термоптикалық қосқыштар.[12][13]

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Д.К.Грамотнев және С.И.Божеволный (2010). «Дифракция шегінен шыққан плазмониктер». Табиғат фотоникасы. 4 (2): 83–91. Бибкод:2010NaPho ... 4 ... 83G. дои:10.1038 / nphoton.2009.282.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  2. ^ W. L Barnes (2006). «Плазмонды-поляритонды беттік ұзындық шкалалары: толқын ұзындығы бойынша оптикаға жол». Оптика журналы А: таза және қолданбалы оптика. 8 (4): S87. Бибкод:2006JOptA ... 8S..87B. дои:10.1088 / 1464-4258 / 8/4 / S06.
  3. ^ М.З.Алам, Дж.Мейер, Дж.С. Эйчисон және М.Моджахеди (2007). Төмен индексті ортада супер режимнің таралуы. Лазерлер мен электро-оптика бойынша конференция (CLEO).CS1 maint: бірнеше есімдер: авторлар тізімі (сілтеме)
  4. ^ Р.Ф.Оултон, В.Ж.Соргер, Д.А.Генов, Д.Ф.Пиле және X. Чжан (2008). «Толқын ұзындығын шектеуге және ұзақ диапазонға таралуға арналған гибридті плазмоникалық толқындық нұсқаулық». Табиғат фотоникасы. 2 (8): 496–500. Бибкод:2008NaPho ... 2 ..... O. дои:10.1038 / nphoton.2008.131. hdl:10044/1/19117.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  5. ^ D. Dai және S. He (2009). «Нано-масштабтағы жарық ұстауға арналған металл қақпағы бар кремний негізіндегі гибридті плазмоникалық толқын өткізгіш». Бас тарту Экспресс. 17 (19): 16646–16653. Бибкод:2009OExpr..1716646D. дои:10.1364 / OE.17.016646. PMID  19770880.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  6. ^ Ю.Бян, З.Чжэн, X. Чжао, Л.Лю, Ю.Су, Дж.Лю, Дж.Чжу және Т.Чжоу (2013). «Кремний негізіндегі гибридті плазмоникалық толқын бағыттағышта кері металл жотасын қамтитын наноөлшемді жарық». Физ. Мәртебе Солиди А.. 210 (7): 1424–1428. Бибкод:2013PSSAR.210.1424B. дои:10.1002 / pssa.201228682.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  7. ^ M. Z. Alam, J. S. Aitchison және M. Mojahedi (2014). «Ыңғайлылық неке: плазмоникалық және диэлектрлік толқындар режимдерін будандастыру». Лазерлік және фотоникалық шолулар. 8 (3): 394–408. Бибкод:2014LPRv .... 8..394A. дои:10.1002 / lpor.201300168.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  8. ^ Р.Ф.Оултон, В.Ж.Соргер, Т.Зентграф, R-M. Ma, C. Gladden, L. Dai, G. Bartal және X. Zhang (2009). «Плазмонды лазерлер терең суб толқын ұзындығында» (PDF). Табиғат. 461 (7264): 629–632. Бибкод:2009 ж. 461..629O. дои:10.1038 / nature08364. hdl:10044/1/19116. PMID  19718019.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  9. ^ В. Джорджер, Н.Д. Л-Кимура, Р-М. Ma және X. Zhang (2012). «Кең жолақты жауап беретін ультра ықшам кремний нанофотоникалық модулятор». Нанофотоника. 1 (1): 17–22. Бибкод:2012Nanop ... 1 ... 17S. дои:10.1515 / nanoph-2012-0009.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  10. ^ Л.Чжоу, X. Сун, X. Ли, Дж.Чен (2011). «Плазмоникалық толқын бағыттағышқа негізделген миниатюралық резонаторлық резонатор сенсоры». Датчиктер. 11 (7): 6856–6867. дои:10.3390 / s110706856. PMC  3231671. PMID  22163989.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  11. ^ Дж. Н. Касперс, Дж. С. Эйчисон және М. Моджахеди (2013). «Интегралды гибридті плазмоникалық поляризация роторының тәжірибелік көрсетілімі». Оптика хаттары. 38 (20): 4054–4057. Бибкод:2013 жыл ... 38.4054С. дои:10.1364 / OL.38.004054.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  12. ^ Д.Перрон, М.Ву, Хорват, Д.Бахман және В.Ван (2011). «Полимерлі плазмоникалық микрирлеу резонаторындағы термиялық бейсызықтығына негізделген барлық плазмоникалық коммутация». Оптика хаттары. 36 (14): 2731–2733. Бибкод:2011 ж. ... 36.2731P. дои:10.1364 / OL.36.002731.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)
  13. ^ Ф. Лу, Л. Тайлен, Л. Восински (2013). «Оптикалық өзара қосымшаларға арналған гибридті плазмоникалық микродиск резонаторлары». Proc. SPIE. Кешенді оптика: физика және модельдеу. 8781: 87810X. дои:10.1117/12.2017108.CS1 maint: авторлар параметрін қолданады (сілтеме)