.../Структура/ЛДО

Структуры нанофотоники для управления распространением поверхностных электромагнитных волн

На основе численного моделирования в рамках строгой электромагнитной теории дифракции и теоретического анализа предложены новые методы фазовой модуляции поверхностных плазмон-поляритонов (ППП, поверхностных электромагнитных волн, распространяющихся вдоль границы раздела металла и диэлектрика), плазмонных мод металлических пленок и блоховских поверхностных волн (БПВ, поверхностных электромагнитных волн, распространяющихся вдоль границы раздела фотонного кристалла и однородной диэлектрической среды), за счет изменения высоты и/или длины диэлектрических ступенек, расположенных на поверхности металла или фотонного кристалла. Предложены методы подавления паразитного рассеяния при дифракции ППП и БПВ на диэлектрических структурах, расположенных на поверхности распространения. Показано, что предложенные методы позволяют осуществлять фазовую модуляцию при снижении потерь энергии на паразитное рассеяние на порядок (а в случае БПВ — при полном их устранении). Предложены аналоги антиотражающих покрытий для ППП. На основе предложенных методов фазовой модуляции рассчитаны и исследованы структуры нанофотоники для управления распространением (отражения, фокусировки, отклонения, деления, пространственной или спектральной фильтрации пучка или импульса) ППП, плазмонных мод и БПВ, обладающие высокой энергетической эффективностью.


Прохождение фемтосекундного плазмонного импульса с центральной длиной волны 800 нм через диэлектрическую ступеньку без подавления (сверху) и с подавлением (снизу) паразитного рассеяния. Потери на рассеяние снижаются с 29% до 3%.

Диэлектрическая дифракционная решетка для поверхностных плазмон-поляритонов с подавлением паразитного рассеяния (периодический набор двухслойных диэлектрических ступенек). Распределение интенсивности y-компоненты электрического поля в отражающей решетке для ППП (коэффициент отражения составляет 0.84) и соответствующей решетке для плоской волны (ПВ). Параметры структуры: период решетки 711 нм, длина и ширина ступеньки 355 нм, длина волны в свободном пространстве 800 нм. Стрелками показаны направления распространения падающей (I) и отраженной (R) волн.

Публикации:

  1. L.L. Doskolovich, E.A. Bezus, D.A. Bykov, V.A. Soifer, “Spatial differentiation of Bloch surface wave beams using an on-chip phase-shifted Bragg grating”, Journal of Optics 18(11), 115006 (8pp) (2016). http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2040-8978/18/11/115006 https://doi.org/10.1088/2040-8978/18/11/115006
  2. E.A. Bezus, L.L. Doskolovich, V.A. Soifer, “Near-wavelength diffraction gratings for surface plasmon polaritons”, Optics Letters 40(21), 4935–4938 (2015). https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-40-21-4935 https://doi.org/10.1364/OL.40.004935
  3. L.L. Doskolovich, E.A. Bezus, D.A. Bykov, “Phase-shifted Bragg gratings for Bloch surface waves”, Optics Express 23(21), 27034–27045 (2015). https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-23-21-27034
    https://doi.org/10.1364/OE.23.027034
  4. Е.А. Безус, Л.Л. Досколович, «Преломление и фазовая модуляция поверхностных электромагнитных волн, распространяющихся на границе одномерного фотонного кристалла», Оптика и спектроскопия 119(5), 759–764 (2015). http://link.springer.com/article/10.1134%2FS0030400X15110041 https://doi.org/10.1134/S0030400X15110041
  5. E.A. Bezus, D.A. Bykov, L.L. Doskolovich, “Antireflection layers in low-scattering plasmonic optics”, Photonics and Nanostructures — Fundamentals and Applications 13, 101–105 (2015). http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1569441015000243 https://doi.org/10.1016/j.photonics.2015.02.003
  6. E.A. Bezus, L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, “Low-scattering surface plasmon refraction with isotropic materials”, Optics Express 22(11), 13547–13554 (2014). https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-22-11-13547 https://doi.org/10.1364/OE.22.013547
  7. Е.А. Безус, Л.Л. Досколович, Д.А. Быков, В.А. Сойфер, «Фазовая модуляция поверхностных электромагнитных волн c помощью дифракционного микрорельефа на границе одномерного фотонного кристалла», Письма в ЖЭТФ 99(2), 67–71 (2014). http://link.springer.com/article/10.1134%2FS0021364014020040 https://doi.org/10.1134/S0021364014020040
  8. Е.А. Безус, Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский, В.А. Сойфер, «Подавление рассеяния в элементах плазмонной оптики с помощью двухслойной диэлектрической структуры», Письма в ЖТФ 37(23), 10–18 (2011). http://link.springer.com/article/10.1134%2FS1063785011120030 https://doi.org/10.1134/S1063785011120030
  9. E.A. Bezus, L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, “Scattering suppression in plasmonic optics using a simple two-layer dielectric structure”, Applied Physics Letters 98(22), 221108 (3pp) (2011). http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/98/22/10.1063/1.3597620 http://dx.doi.org/10.1063/1.3597620
  10. Е.А. Безус, Л.Л. Досколович, Н.Л. Казанский, В.А. Сойфер, «Расчет дифракционных оптических элементов для фокусировки плазмонных мод», Оптический журнал 77(7), 69–71 (2010). https://www.osapublishing.org/jot/abstract.cfm?uri=jot-77-7-459 https://doi.org/10.1364/JOT.77.000459
  11. E.A. Bezus, L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, V.A. Soifer, S.I. Kharitonov, “Design of diffractive lenses for focusing surface plasmons”, J. Opt. 12(1), 015001 (7pp) (2010). http://iopscience.iop.org/2040-8986/12/1/015001 https://doi.org/10.1088/2040-8978/12/1/015001.