Резонансные характеристики пропускающих оптических фильтров на основе структур металл/диэлектрик/металл
Автор: Нестеренко Дмитрий Владимирович
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 2 т.44, 2020 года.
Бесплатный доступ
В работе исследуются резонансные характеристики мод резонатора Фабри-Перо, поддерживаемых слоистыми структурами металл/диэлектрик/металл, в случае поглощающих сред для падения света, близкого к нормальному. Аппроксимации поля на основе точного решения и модели передачи поля в рамках теории связанных мод позволили соотнести резонансные линии в спектрах структуры к классу резонансов Фано и Лоренца и получить аналитические выражения для константы распространения и усиления поля моды, ширины, высоты и наклона резонансных линий как функции параметров структуры. Оценка характеристик поля для измеренных спектров пропускания структур с потерями на основе алюминия и кварца позволила однозначно соотнести пики в спектрах возбуждения мод Фабри-Перо. Описание фундаментальных характеристик резонансов Фабри-Перо может найти применение в сенсорике, оптоинформатике.
Резонаторы, оптические резонансы, мода фабри-перо, слоистые структуры, аппроксимация
Короткий адрес: https://sciup.org/140247091
IDR: 140247091 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-681
Список литературы Резонансные характеристики пропускающих оптических фильтров на основе структур металл/диэлектрик/металл
- Refki, S. Resolution enhancement of plasmonic sensors by metal-insulator-metal structures / S. Refki, S. Hayashi, H. Ishitobi, D.V. Nesterenko, A. Rahmouni, Y. Inouye, and Z. Sekkat // Annalen Der Physik. - 2018.- Vol. 530, Issue 4. - 1700411. - DOI: 10.1002/andp.201700411
- Li, Z. Large-area, lithography-free super absorbers and color filters at visible frequencies using ultrathin metallic films / Z. Li, S. Butun, K. Aydin // ACS Photonics. - 2015. - Vol. 2, Issue 2. - P. 183-188
- Refki, S. Anticrossing behavior of surface plasmon polariton dispersions in metal-insulator-metal structures / S. Refki, S. Hayashi, A. Rahmouni, D.V. Nesterenko, Z. Sekkat // Plasmonics. - 2015. - Vol. 11. - P. 443-440. - DOI: 10.1007/s11468-015-0047-7
- Cui, Y. Plasmonic and metamaterial structures as electromagnetic absorbers / Y. Cui, Y. He, Y. Jin, F. Ding, L. Yang, Y. Ye, S. Zhong, Y. Lin, S. He // Laser Photonics Review. - 2014. - Vol. 8, Issue 4. - P. 495-520
- Porto, J.A. Transmission resonances on metallic gratings with very narrow slits / J.A. Porto, F.J. Garcia-Vidal, J.B. Pendry // Physical Review Letters. - 1999. - Vol. 83. - P. 2845-2848
- Garcia-Vidal, F.J. Transmission and focusing of light in one-dimensional periodically nanostructured metals / F.J. Garcia-Vidal, L. Martin-Moreno // Physical Review B. - 2002. - Vol. 66. - 155412
- Belotelov, V.I. Fabry-Perot plasmonic structures for nanophotonics / V.I. Belotelov, A.N. Kalish, A.K. Zvezdin, A.V. Gopal, A.S. Vengurlekar // Journal of the Optical Society of America B. - 2012. - Vol. 29, Issue 3. - P. 294-299
- Prêtre, Ph. Characterization of electro-optic polymer films by use of decal-deposited reflection Fabry-Perot microcavities / Ph. Prêtre, L.M. Wu, R.A. Hill, A. Knoesen // Journal of the Optical Society of America B - 1998. - Vol. 15, Issue 1. - P. 379-392
- Fabry, C. Théorie et applications d'une nouvelle méthode de spectroscopie interférentielle / C. Fabry, A. Pérot // Annales de Chimie et de Physique. - 1899. - Vol. 16(7). - P. 115-144
- Homola, J. Surface plasmon resonance sensors: review / J. Homola, S.S. Yee, G. Gauglitz // Sensors and Actuators B: Chemical. - 1999. - Vol. 54, Vol. 1-2. - P. 3-15
- Nesterenko, D.V. Resolution estimation of the Au, Ag, Cu, and Al single- and double-layer surface plasmon sensors in the ultraviolet, visible, and infrared regions / D.V. Nesterenko, Z. Sekkat // Plasmonics. - 2013. - Vol. 8, Issue 4. - P. 1585-1595. -
- DOI: 10.1007/s11468-013-9575-1
- Katsidis, C.C. General transfer-matrix method for optical multilayer systems with coherent, partially coherent, and incoherent interference / C.C. Katsidis, D.I. Siapkas // Applied Optics. - 2002. - Vol. 41, Issue 19. - P. 3978-3987
- Vaughan, J.M. The Fabry-Perot interferometer: History, theory, practice and applications / J.M. Vaughan. - New York: Taylor & Francis Group, 1989. - 604 p
- Born, M. Principles of optics / M. Born, E. Wolf. - 7th ed. - Cambridge: University Press, 2007. - 1200 p
- Звелто, О. Принципы лазеров / О. Звелто; пер. с англ. - 4-е изд. - СПб.: Лань, 2008. - 720 с
- Ismail, N. Fabry-Pérot resonator: spectral line shapes, generic and related Airy distributions, linewidths, finesses, and performance at low or frequency dependent reflectivity / N. Ismail, C.C. Kores, D. Geskus, M. Pollnau // Optics Express. - 2016. - Vol. 24, Issue 15. - P. 16366-16389
- Pollnau, M. Counter-propagating modes in a Fabry-Perot-type resonator / M. Pollnau // Optics Letters. - 2018. - Vol. 43, Issue 20. - P. 5033-5036
- He, Y. Reflection Airy distribution of a Fabry-Pérot resonator and its application in waveguide loss measurement / Y. He, D. Lu, L. Zhao // Optics Express. - 2019. - Vol. 27, Issue 13. - P. 17876-17886
- Nesterenko, D.V. Asymmetric surface plasmon resonances revisited as Fano resonances / D.V. Nesterenko, S. Hayashi, Z. Sekkat // Physical Review B. - 2018. - Vol. 97, Issue 23. - 235437. -
- DOI: 10.1103/PhysRevB.97.235437
- Нестеренко, Д.В. Оценка резонансных характеристик однослойных плазмонных сенсоров в жидких средах аппроксимацией Фано в видимом и инфракрасном диапазонах / Д.В. Нестеренко, Р.А. Павелкин, Ш. Хаяши // Компьютерная оптика. - 2019. - Т. 43, № 4. - С. 596-604. -
- DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-4-596-604
- Nesterenko, D.V. Fano approximation for coupled modes in metal-dielectric multilayer structures / D.V. Nesterenko // Journal of Physics: Conference Series. - 2019. - Vol. 1368, Issue 5. - 052046. -
- DOI: 10.1088/1742-6596/1368/5/052046
- McPeak, K.M. Plasmonic films can easily be better: Rules and recipes / K.M. McPeak, S.V. Jayanti, S.J.P. Kress, S. Meyer, S. Iotti, A. Rossinelli, D.J. Norris // ACS Photonics. - 2015. - Vol. 2, Issue 3. - P. 326-333
- Malitson, I. Interspecimen comparison of the refractive index of fused silica / I. Malitson // Journal of the Optical Society of America A. - 1965. - Vol. 55, Issue 10. - P. 1205-1209
- Kazanskiy, N.L. Plasmonic sensors based on Metal-insulator-metal waveguides for refractive index sensing applications: A brief review / N.L. Kazanskiy, S.N. Khonina, M.A. Butt // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. - 2020. - Vol. 117. - 113798. -
- DOI: 10.1016/j.physe.2019.113798
- Soifer, V.A. Diffractive nanophotonics and advanced information technologies / V.A. Soifer // Herald of the Russian Academy of Sciences. - 2014. - Vol. 84, Issue 1. - P. 9-18. - 10.1134/ S1019331614010067
- DOI: 10.1134/S1019331614010067
- Emelyanov, S.V. Differentiating space-time optical signals using resonant nanophotonics structures / S.V. Emelyanov, D.A. Bykov, N.V. Golovastikov, L.L. Doskolovich, V.A. Soifer // Doklady Physics. - 2016. - Vol. 61(3). - P. 108-111. -
- DOI: 10.1134/S1028335816030022
- Doskolovich, L.L. Resonant properties of composite structures consisting of several resonant diffraction gratings / L.L. Doskolovich, E.A. Bezus, D.A. Bykov, N.V. Golovastikov, V.A. Soifer // Optics Express. - 2019. - Vol. 27, Issue 18. - P. 25814-25828. -
- DOI: 10.1364/OE.27.025814
Статья научная
