(47-2) 04 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Эффективные и простые в изготовлении интегральные плазмонные решётки для телекоммуникационного оптического диапазона
Д.С. Земцов 1,2, А.К. Земцова 1,2, А.С. Смирнов 1, К.Н. Гарбузов 1, Р.С. Стариков 2, С.С. Косолобов 1, В.П. Драчёв 1

1 Сколковский институт науки и технологий (Сколтех),
121205, Россия, г. Москва, Большой бул., д. 30, стр. 1;
2 Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»,
115409, Россия, г. Москва, Каширское ш., д. 31

 PDF, 1005 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1168

Страницы: 224-229.

Аннотация:
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.

Ключевые слова:
интегральная оптика, интегральная плазмоника, дифракция и решётки, волноводы, телекоммуникационный оптический диапазон.

Цитирование:
Земцов, Д.С. Эффективные и простые в изготовлении интегральные плазмонные решётки для телекоммуникационного оптического диапазона / Д.С. Земцов, А.К. Земцова, А.С. Смирнов, К.Н. Гарбузов, Р.С. Стариков, С.С. Косолобов, В.П. Драчёв // Компьютерная оптика. – 2023. – Т. 47, № 2. – С. 224-229. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1168.

Citation:
Zemtsov DS, Zemtsova AK, Smirnov AS, Garbuzov KN, Starikov RS, Kosolobov SS, Drachev VP. High-efficiency and easy-to-fabricate integrated plasmonic grating couplers for the telecommunication wavelength range. Computer Optics 2023; 47(2): 224-229. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1168.

References:
  1. Reed G, Mashanovich G, Gardes F, et al. Silicon optical modulators. Nature Photon 2010; 4: 518-526. DOI: 10.1038/nphoton.2010.179.
  2. Pshenichnyuk IA, Nazarikov GI, Kosolobov SS, Maimistov AI, Drachev VP. Edge-plasmon assisted electro-optical modulator. Phys Rev B 2019; 100(19): 195434. DOI: 10.1103/PhysRevB.100.195434.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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: 10.1364/OE.21.000698.
  6. 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.
  7. 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: 10.18287/2412-6179-2019-43-4-596-604.
  8. 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.
  9. Messner A, Jud PA, Winiger J, Eppenberger M, Chelladurai 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.
  10. 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.
  11. Leißner 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 plasmonpolariton excitation in a photoemission electron microscopy experiment. Proc SPIE 2012; 8424: 84241D. DOI: 10.1117/12.921761.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20