Abstract. A surface plasmon resonance based on a ion-exchange glass waveguide investigated. we analyzed resonant coupling between TM-plarized waveguide mode and surface plasmon wave.
We propose a design and optimization method for a dielectric-loaded surface plasmon polariton waveguide using a genetic algorithm. This structure consists of a polymer ridge on top of two layers of substrate and gold film. The thickness, width and refractive index of the ridge are designed to optimize the figures of merit including mode confinement and propagation length. The modal analysis combined with the effective index method shows that the designed waveguide exhibits a fundamental propagation mode with high mode confinement while ensuring that the propagation loss remains relatively low.
We propose a novel micro surface plasmon resonance (SPR) sensor system based on polymer materials. The proposed SPR system consists of the incident medium with polymer waveguide and the gold thin film for sensing area. Using a polymer optical waveguide instead of a prism in SPR sensing system offers miniaturization, low cost, and potable sensing capability. The whole device performance was analyzed using the finite-difference time domain method. The optimum gold thickness in the attenuated total reflection mirror of polymer waveguide is around 50 nm and the resonance angle to generate surface plasmon wave is 68 degrees.
유전체 직각 릿지 표면 플라즈몬 도파로의 주요 파라미터인 모드 유효굴절률과 도파길이를 해석하였다. 여러 금속 및 유전체를 릿지의 폭과 두께를 변화시키며 유한요소법을 이용하여 계산하였다. 상반되는 두 파라미터를 포함하는 메트릭으로 2차원 figure of merit을 사용하였다. 계산결과를 이용하면 광통신 파장대역에서 파장이하로 모여 낮은 전파손실을 가진 도파로의 여러 파라미터 및 크기를 설계할 수 있다.
At present, an important research area is the search for materials that are compatible with CMOS technology and achieve a satisfactory response rate and modulation efficiency. A strong local field of graphene surface plasmon polariton (SPP) can increase the interaction between light and graphene, reduce device size, and facilitate the integration of materials with CMOS. In this study, we design a new modulator of SPP-based cycle branch graphene waveguide. The structure comprises a primary waveguide of graphene-$LiNbO_3$-graphene, and a secondary cycle branch waveguide is etched on the surface of $LiNbO_3$. Part of the incident light in the primary waveguide enters the secondary waveguide, thus leading to a phase difference with the primary waveguide as reflected at the end of the branch and interaction coupling to enhance output light intensity. Through feature analysis, we discover that the area of the secondary waveguide shows significant localized fields and SPPs. Moreover, the cycle branch graphene waveguide can realize gain compensation, reduce transmission loss, and increase transmission distance. Numerical simulations show that the minimum effective mode field area is about $0.0130{\lambda}^2$, the gain coefficient is about $700cm^{-1}$, and the quality factor can reach 150. The structure can realize the mode field limits of deep subwavelength and achieve a good comprehensive performance.
In this paper, we developed and presented a design result for optimizing the geometry of Ag circular SPP waveguide for subwavelength waveguide applications. We investigated the effect of the design parameters on the light propagation and find the optimum design for small modal size, high coupling coefficient, and low sensitivity. The results show that the globally optimal design locates optimal waveguide geometries more efficiently than individual optimal points for multivalued objective function.
Propagation modes of symmetric metal-insulator-metal SPP waveguides are analyzed. Main characteristics of these waveguides such as mode effective index, propagation length, and penetration depths are calculated at the telecom wavelength for different layer thickness. We adopt Au, Al as a metal material and air, glass as a dielectric material and obtain different optical characteristics. The surface plasmon characteristics in this paper provide a numerical insight for designing nanostructure metal plasmon waveguide.
We demonstrate 10 Gbps optical signal transmission via long-range surface plasmon polaritons (LR-SPPs) in a very thin metal strip-guided geometry. The LR-SPP waveguide was fabricated as a 14 nm thick, 2.5 ${\mu}m$ wide, and 4 cm long gold strip embedded in a polymer and pigtailed with single-mode fibers. The total insertion loss of 16 dB was achieved at a wavelength of 1.55 ${\mu}m$ as a carrier wave. In a 10 Gbps optical signal transmission experiment, the LR-SPP waveguide exhibits an excellent eye opening and a 2.2 dB power penalty at $10^{-12}$ bit error rate. We confirm, for the first time, that LR-SPPs can efficiently transfer data signals as well as the carrier light.
결합된 플라즈몬-도파관 공진 (PWR) 구조에서 전파하는 TE, TM 전송 모드들의 바이오 센싱 특성을 조사하였다. 수치해석을 위하여 모드 전송선로 이론 (MTLT)을 사용되었다. 기존의 Ag-기반 표면 플라즈몬 공명 바이오센서의 감도를 향상시키기 위하여, 제안된 PWR 바이오센서는 N쌍의 MgF2-Si3N4 층으로 구성된 다층구조로 설계하였다. 그 바이오센서의 각도 감도가 광범위한 생물학적 용액 (굴절률 1.33~1.37)에 대하여 수치적으로 분석되었다. 더욱이, 암세포와 혈장 농도를 감지하는 센서의 가용성을 조사하였다. 결국, 그 결과들은 제안된 바이오센서가 소변에서 다양한 종류의 암 세포와 다양한 포도당 농도를 효율적으로 감지할 수 있음을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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