Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения


Контакты

Подписка

Карта сайта





Журнал с 19.02.2010 входит в новый «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора и кандидата наук»
Аннотации (09.2016) : АНАЛИЗ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА ЧЕРЕЗ МНОГОСЛОЙНЫЕ ПЛАЗМОННЫЕ ВОЛНОВОДЫ В ОБЛАСТИ КВАЗИСВЯЗАННЫХ МОД

АНАЛИЗ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА ЧЕРЕЗ МНОГОСЛОЙНЫЕ ПЛАЗМОННЫЕ ВОЛНОВОДЫ В ОБЛАСТИ КВАЗИСВЯЗАННЫХ МОД

 

© 2016 г.     S. Golmohammadi; S. Ghandi-Parsi

School of Engineering-Emerging Technologies, University of Tabriz, Tabriz, Iran

Представлены результаты численного анализа дисперсии поверхностных плазмонов и их нелинейного распространения по различным гладким волноводам, образованным поглощающими пленками благородных металлов. Выполнен также анализ эффективных параметров, которые могут повлиять на поведение дисперсии в тонких диэлектрических плоскостных волноводах, размещенных между симметричными металлическими пленками. Использовались Ag, Au и Cu, значения констант при расчетах брались по Джонсону–Кристи. В качестве изолирующих материалов в волноводах типа “металл-диэлектрик-металл” использовались четыре диэлектрических материала (воздух, тефлон, FR-4 и кремний). Численно исследован вид дисперсионных кривых волноводов “металл-диэлектрик-металл”. Определены дисперсионные длины и уширения импульсов для распространения гауссовой чирпированной волны через трехслойные плазмонные волноводы подгонкой дисперсионных кривых с помощью многочленов. Проведено сравнение трехслойных плазмонных волноводов с различными гидирующими слоями. Показано, что гауссовы волны диспергируют и уширяются на больших дистанциях у волноводов, в которых дисперсионные кривые имеют бо€льшие пики и ширину квазисвязанных мод. Полученные результаты могут быть полезны для конструирования оптических переключателей и линий задержки.

Ключевые слова: поверхностные плазмоны, квазисвязанные моды, дисперионные кривые, пленки металлов.

Коды OCIS: 240.6680, 030.4070, 260.2030, 160.3900

 

ANALYSIS OF PULSE PROPAGATION THROUGH MULTILAYER PLASMONIC WAVEGUIDES IN THE QUASI-BOUND MODE REGION

© 2016         S. Golmohammadi and S. Ghandi-Parsi

School of Engineering-Emerging Technologies, University of Tabriz, Tabriz 5166614761, Iran

Е-mail: sgolmohammadi@tabrizu.ac.ir

We presented a numerical analysis of surface plasmon dispersion and nonlinear nature of wave propagation on different smooth waveguides with lossy noble metal films in this work. We also analyzed the effective parameters which can affect the dispersion behavior of thin dielectric slab waveguide embedded in a symmetric metal film. Three kinds of metals (Ag, Au and Cu) with Johnson-Christy constants have been utilized in waveguides. Four kinds of dielectric materials (Air, Teflon, FR-4 and Silicon) have been employed in the insulator layer of the metal-insulator-metal waveguide. Dispersion curve of the metal-insulator metal waveguide with different metal and dielectric arrangements has been studied numerically. By multi-nominal fitting of dispersion curves, nonlinear properties of Gaussian (chirped) wave propagation, dispersion length and pulse broadening through three layers plasmonic waveguide have been derived. A comparison between three layered plasmonic waveguide with different guiding layers has been accomplished. Simulation results have shown that dispersion curves with larger peak and Quasi-bound mode causes the Gaussian waves to be dispersed and broadened during longer traveling distances. The achieved results serve an impressive function in the design of optical switches and delay lines.

Keywords: surface plasmons, quasi-bound mode, dispersion curve, metal film.

OCIS codes: 240.6680, 030.4070, 260.2030, 160.3900

Submitted 20.03.2015

REFERENCES

1.         Tamir T., Burke J.J., and Stegeman G.I. Surface polariton-like waves guided in thin, lossy metal films // Phys. Rev. B. 1986. V. 33. P. 5186–5201.

2.         Dionne J.A., Sweatlock L.A., Atwater H. A., and Polman A. Planar metal and loss beyond the free electron model // Phys. Rev. B. 2005. V. 72 P. 075405(11).

3.         Weeber J.C., Krenn J.R., Dereux A., Lamprecht B., Lacroute Y., Goudonnet J.P. Near-field observation of surface plasmon polariton propagation on thin metal stripes // Phys. Rev. B. 2001. V. 64. P. 045411.

4.        Silly F., Gusev A.O., Taleb A., Charra F., and Pileni M.-P. Direct observation of the coupled plasmon modes in an ordered hexagonal monolayer of metal nanoparticles // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 84. P. 5840.

5.         Dawson P., de Fornel F., and Goudonnet J.P. Imaging of surface plasmon using a photon scanning tunneling microscope // Phys. Rev. Lett. 1994. V. 72. P. 2927.

6.        Zayats A.V. and Smolyaninov I.I. Near-field photonics: Surface plasmon polaritons and localised surface plasmons // J. Opt. A: Pure and Appl. Opt. 2003. V. 5. P. S16–S50.

7.         Pettit R.B., Silcox J., and Vincent R. Measurement of surface-plasmon dispersion in oxidized aluminum films // Phys. Rev. B. 1975. V. 11. P. 3116.

8.        Vincent R. and Silcox J. Dispersion of radiative surface plasmons in aluminum films by electron scattering // Phys. Rev. Lett. 1973. V. 31. P. 1487.

9.        Velinov T., Somekh M.G., and Liu S. Direct far-field observation of surface-plasmon propagation by photoinduced scattering // Appl. Phys. Lett. 1999. V. 75. P. 3908.

10.       Ritchie R.H. Plasma losses by fast electrons in thin films // Phys. Rev. 1957. V. 106. P. 874.

11.       Kliewer K.L. and Fuchs R. Collective electronic motion in a metallic slab // Phys. Rev. 1967. V. 153. P. 498.

12.       Mott N.F. and Jones H. The Properties of Metals and Alloys. Clarendon, 1963.

13.       Roberts S. Optical properties of copper // Phys. Rev. 1960. V. 118. P. 1509.

14.       Johnson P.B. and Christy R.W. Optical constants of the noble metals // Phys. Rev. B. 1972. V. 6. P. 4370.

15.       Nestell J.E. and Christy R.W. Derivation of optical constants of metals from thin-film measurements at oblique incidence // Appl. Opt. 1972. V. 11. P. 643.

16.       Nestell J.E. and Christy R.W. Addendum to: Optics of thin metal films // Am. J. Phys. 1971. V. 39. P. 313.

17.       Holland L. Vaccum Deposition of Thin Films. Chapman and Hall, 1966.

18.       Raether H. Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings. Springer, 1988.

19.       Kliewer K.L. and Fuchs R. Optical modes of vibration in an ionic crystal slab // Phys. Rev. 1965. V. 140. P. A2076.

20.      Kliewer K.L. and Fuchs R. Optical modes of vibration in an ionic crystal slab including retardation. I. Nonradiative region // Phys. Rev. 1966. V. 144. P. 495.

21.       Kliewer K.L. and Fuchs R. Optical modes of vibration in an ionic crystal slab including retardation. II. Radiative region // Phys. Rev. 1966. V. 150. P. 573.

22.      Nelder J.A. and Mead R. A simplex method for function minimization // Comput. J. 1965. V. 7. P. 308.

23.      Agrawal G.P. Nonlinear Fiber Optics. Academic Press, 2013.

24.      Stolen R.H., Bjorkholm J.E., and Ashkin A. Phase matched three-wave mixing in silica fiber optical waveguides // Appl. Phys. Lett. 1974. V. 24. P. 308.

 

 

Полный текст