"Nanofocusing in a metal–insulator–metal gap plasmon waveguide with a three-dimensional linear taper". H. Choo, M.-K. Kim, M. Staffaroni, T. J. Seok, J. Bokor, S. Cabrini, P. J. Schuck, M. C. Wu, E. Yablonovitch. NATURE PHOTONICS 6, 838 (2012). DOI: 10.1038/nphoton.2012.277
The development of techniques for efficiently confining photons on the
deep sub-wavelength spatial scale will revolutionize scientific research
and engineering practices. The efficient coupling of light into
extremely small nanofocusing devices has been a major challenge in
on-chip nanophotonics because of the need to overcome various loss
mechanisms and the on-chip nanofabrication challenges. Here, we
demonstrate experimentally the achievement of highly efficient
nanofocusing in an Au–SiO2–Au gap plasmon waveguide using a carefully engineered three-dimensional taper. The dimensions of the SiO2
layer, perpendicular to the direction of wave propagation, taper
linearly below 100 nm. Our simulations suggest that the
three-dimensional linear-tapering approach could focus 830 nm light into
a 2 × 5 nm2 area with ≤3 dB loss and an intensity enhancement of 3.0 × 104. In a two-photon luminescence measurement, our device achieved an intensity enhancement of 400 within a 14 × 80 nm2 area, and a transmittance of 74%.
El desarrollo de técnicas que permitan una confinación eficiente de fotones en regiones espaciales de dimensiones inferiores a la longitud de onda pudieran revolucionar la manera en que se hace investigación científica y de ingeniería. El acoplamiento eficiente de la luz en dispositivos de nanoenfoque extremadamente pequeños ha sido un reto importante para la nanofotónica integrada, debido a la necesidad de superar varios mecanismos de pérdidas y varios retos de nanofabricación integrada. Aquí se demuestra experimentalmente que se pueden lograr nanoenfoques muy eficientes en la brecha plasmónica de una guía de onda hecha de Au–SiO2–Au, utilizando cuidadosamente un reductor tridimensional. Las dimensiones de la capa de SiO2, en la dirección perpendicular a la propagación de la onda, se reduce linealmente por debajo de los 100 nm. Las simulaciones sugieren que la reducción lineal tridimensional puede enfocar luz de 830 nm en un área de 2 x 5 nm2, con pérdidas ≤3 dB y un aumento de intensidad del 3.0 × 104. En una medición de luminiscencia a dos fotones, el dispositivo logró un aumento de intensidad de 400 en un área de 14 × 80 nm2, así como una transmitancia del 74%.
No comments:
Post a Comment