Эффективные и простые в изготовлении интегральные плазмонные решётки для телекоммуникационного оптического диапазона
Автор: Земцов Даниил Сергеевич, Земцова Анастасия Константиновна, Смирнов Александр Сергеевич, Гарбузов Константин Николаевич, Стариков Ростислав Сергеевич, Косолобов Сергей Сергеевич, Драчв Владимир Прокопьевич
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 2 т.47, 2023 года.
Бесплатный доступ
В работе представлены результаты численного моделирования и экспериментального исследования распространения оптического излучения в металлических плазмонных решётках и волноводах в диапазоне длин волн 1520 - 1630 нм. Изготовленные структуры, содержащие плазмонные решётки для ввода /вывода оптического излучения и волноводы, покрывались слоем тетраэтилортосиликата толщиной 630 нм для достижения более высокой эффективности ввода/вывода излучения с использованием линзованных оптических зондов. Продемонстрированы золотые плазмонные решётки для ввода и вывода излучения с эффективностью около - 3,8 ± 0,2 дБ на одну решётку. Измеренные потери плазмон-поляритонной моды, распространяющейся по поверхности золотого волновода, составили 0,14 ± 0,02 дБ /мкм. Разработанные плазмонные структуры могут применяться в гибридной фотонно-плазмонной интегральной технологии.
Интегральная оптика, интегральная плазмоника, дифракция и решётки, волноводы, телекоммуникационный оптический диапазон
Короткий адрес: https://sciup.org/140297687
IDR: 140297687 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1168
Список литературы Эффективные и простые в изготовлении интегральные плазмонные решётки для телекоммуникационного оптического диапазона
- Reed G, Mashanovich G, Gardes F, et al. Silicon optical modulators. Nature Photon 2010; 4: 518-526. DOI: 10.1038/nphoton.2010.179.
- Pshenichnyuk IA, Nazarikov GI, Kosolobov SS, Maimis-tov AI, Drachev VP. Edge-plasmon assisted electro-optical modulator. Phys Rev B 2019; 100(19): 195434. DOI: 10.1103/PhysRevB.100.195434.
- Ayata M, Fedoryshyn Y, Heni W, Baeuerle B, Josten A, Zahner M, Koch U, Salamin Y, Hoessbacher C, Haffner C, Elder DL, Dalton LR, Leuthold J. High-speed plasmonic modulator in a single metal layer. Science 2017; 358: 630. DOI: 10.1126/science.aan5953.
- Kazanskiy NL, Butt MA, Degtyarev SA, Khonina SN. Achievements in the development of plasmonic waveguide sensors for measuring the refractive index. Computer Optics 2020; 44(3): 295-318. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-743.
- Krupin O, Asiri H, Wang C, Tait RN, Berini P. Biosensing using straight long-range surface plasmon waveguides. Opt Express 2013; 21(1): 698-709. DOI: 10.1364ЮЕ.21.000698.
- Dyshlyuk AV, Bogdanov AA, Vitrik OB. Excitation of surface plasmon waves with a nanoantenna: simple analytical solution and its numerical verification. Computer Optics 2020; 44(6): 893-900. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-755.
- Nesterenko DV, Pavelkin RA, Hayashi S. Estimation of resonance characteristics of single-layer surface-plasmon sensors in liquid solutions using Fano's approximation in the visible and infrared regions. Computer Optics 2019; 43(4): 596-604. DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-4596-604.
- Ayata M, Fedoryshyn Y, Koch U, Leuthold J. Compact, ultra-broadband plasmonic grating couplers. Opt Express 2019; 27: 29719-29729. DOI: 10.1364/oe.27.029719.
- Messner A, Jud PA, Winiger J, Eppenberger M, Chelladu-rai D, Heni W, Baeuerle B, Koch U, Ma P, Haffner C, Xu H, Elder DL, Dalton LR, Smajic J, Leuthold J. Broadband metallic fiber-to-chip couplers and a low-complexity integrated plasmonic platform. Nano Lett 2021; 21(11): 4539. DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c05069.
- Zemtsov DS, Zhigunov DM, Kosolobov SS, Zemtsova AK, Puplauskis M, Pshenichnyuk IA, Drachev VP. Broadband silicon grating couplers with high efficiency and robust design. Opt Lett 2022; 47(13): 3339-3342. DOI: 10.1364/OL.457284.
- LeiBner T, Jauernik S, Lemke C, Fiutowski J, Thilsing-Hansen K, Kjelstrup-Hansen J, Rubahn H-G, Bauer M. Application of a grating coupler for surface plasmonpolari-ton excitation in a photoemission electron microscopy experiment. Proc SPIE 2012; 8424: 84241D. DOI: 10.1117/12.921761.
- Devaux E, Ebbesen TW, Weeber JC, Dereux A. Launching and decoupling surface plasmons via micro-gratings. Appl Phys Lett 2003; 83: 4936. DOI: 10.1063/1.1634379.
- Koev ST, Agrawal A, Lezec HJ, Aksyuk VA. An efficient large-area grating coupler for surface plasmon polaritons. Plasmonics 2012; 7: 269. DOI: 10.1007/s11468-011-9303-7.
- Marchetti R, Lacava C, Carroll L, Gradkowski K, Minzioni P. Coupling strategies for silicon photonics integrated chips. Photonics Res 2019; 7: 201. DOI: 10.1364/prj.7.000201.
- Lirong C, Simei M, Zhi L, Yaqi H, Fu HY. Grating couplers on silicon photonics: Design principles, emerging trends and practical issues. Micromachines 2020; 11(7): 666. DOI: 10.3390/mi11070666.
