ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2015, № 4 · ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Исследование плазмонного резонанса на медной пленке, напыленной на световод с наклонной брэгговской решеткой

И.А. Нечепуренко1, А.В. Дорофеенко2, К.А. Томышев3, О.В. Бутов3

1 Московский физико-технический институт (Государственный университет)
2 Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН, Россия
3 ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Москва, Россия
Полный текст УДК 537.874.31 EDN TSXHXJ

Аннотация

Экспериментально реализован метод возбуждения плазмонного резонанса на медной пленке, напыленной на поверхность световода с записанной в нем наклонной брэгговской решеткой. Найдено объяснение исчезновения четкого плазмонного резонанса в спектре прохождения системы. Показано, что в течение нескольких часов после нанесения пленки плазмонный резонанс испытывает красное смещение и претерпевает уширение, вплоть до полного исчезновения резонанса. Эти эффекты хорошо согласуются с расчетом, в котором учтена деградация слоя меди. Найдено характерное время, в течение которого медная пленка сохраняет плазмонные свойства.

  • плазмонный волоконнооптический датчик показателя преломления
  • наклонная брэгговская решетка
  • оболочечные моды оптического волновода
  • plasmonic optical fiber sensor of refractive index
  • Tilted fiber Bragg grating
  • fiber cladding modes
Abstract (in English)

A method of surface plasmon resonance excitation in a copper film deposited onto a lateral surface of fiber, which contains a tilted fiber Bragg grating in its core, is realized experimentally. A reason for disappearance of distinct plasmon resonance is determined. It is shown that within some hours after the film deposition plasmon resonance is subject to redshift, accompanied by broadening, which leads to the resonance evanescence. These effects are in good agreement with calculation, which takes the copper degradation into account. A characteristic lifetime of the copper film is found.

Для цитирования

Нечепуренко И.А., Дорофеенко А.В., Томышев К.А., Бутов О.В. Исследование плазмонного резонанса на медной пленке, напыленной на световод с наклонной брэгговской решеткой // Журнал радиоэлектроники. – 2015. – № 4.

Литература

  1. E. Kretschmann, "Die Bestimmung optischer Konstanten von Metallen durch Anregung von Oberflachenplasrnaschwingungen," Z. Physik, vol. 241, pp. 313-324, 1971.
  2. A. Otto, "Excitation of nonradiative surface plasma waves in silver by the method of frustrated total reflection," Z Physik, vol. 216, pp. 398-410, 1968.
  3. M. Mitsushio, K. Miyashita, M. Higo, "Sensor properties and surface characterization of the metal-deposited SPR optical fiber sensors with Au, Ag, Cu, and Al," Sensors and Actuators A: Physical, vol. 125, pp. 296-303, 2006.
  4. E. Fontana, "Thickness optimization of metal films for the development of surface-plasmon-based sensors for nonabsorbing media," Applied optics, vol. 45, pp. 7632-7642, 2006.
  5. T. Erdogan, "Cladding-mode resonances in short-and long-period fiber grating filters," JOSA A, vol. 14, pp. 1760-1773, 1997.
  6. J. Thomas, N. Jovanovic, R. G. Becker, G. D. Marshall, M. J. Withford, A. Tünnermann, S. Nolte, M. Steel, "Cladding mode coupling in highly localized fiber Bragg gratings: modal properties and transmission spectra," Optics express, vol. 19, pp. 325-341, 2011.
  7. J. Albert, L. Y. Shao, C. Caucheteur, "Tilted fiber Bragg grating sensors", Laser & Photonics Reviews, vol. 7, pp. 83-108, 2013.
  8. L.-Y. Shao, J. P. Coyle, S. T. Barry, J. Albert, "Anomalous permittivity and plasmon resonances of copper nanoparticle conformal coatings on optical fibers," Optical Materials Express, vol. 1, pp. 128-137, 2011.
  9. T. Allsop, R. Neal, S. Rehman, D. J. Webb, D. Mapps, I. Bennion, "Characterization of infrared surface plasmon resonances generated from a fiber-optical sensor utilizing tilted Bragg gratings," JOSA B, vol. 25, pp. 481-490, 2008.
  10. G. Nemova, R. Kashyap, "Fiber-Bragg-grating-assisted surface plasmon-polariton sensor," Optics letters, vol. 31, pp. 2118-2120, 2006.
  11. T. Allsop, R. Neal, S. Rehman, D. J. Webb, D. Mapps, I. Bennion, "Generation of infrared surface plasmon resonances with high refractive index sensitivity utilizing tilted fiber Bragg gratings," Applied optics, vol. 46, pp. 5456-5460, 2007.
  12. J. Albert, S. Lepinay, C. Caucheteur, M. C. DeRosa, "High resolution grating-assisted surface plasmon resonance fiber optic aptasensor," Methods, vol. 63, pp. 239-254, 2013.
  13. V. Voisin, C. Caucheteur, P. Mégret, J. Albert, "Interrogation technique for TFBG-SPR refractometers based on differential orthogonal light states," Applied optics, vol. 50, pp. 4257-4261, 2011.
  14. L.-Y. Shao, Y. Shevchenko, J. Albert, "Intrinsic temperature sensitivity of tilted fiber Bragg grating based surface plasmon resonance sensors," Optics express, vol. 18, pp. 11464-11471, 2010.
  15. Y. Y. Shevchenko, J. Albert, "Plasmon resonances in gold-coated tilted fiber Bragg gratings," Optics letters, vol. 32, pp. 211-213, 2007.
  16. J. Zheng, X. Dong, J. Ji, H. Su, P. Ping Shum, "Power-referenced refractometer with tilted fiber Bragg grating cascaded by chirped grating," Optics Communications, vol. 312, pp. 106-109, 2014.
  17. A. D. Rakic, A. B. Djurišic, J. M. Elazar, M. L. Majewski, "Optical properties of metallic films for vertical-cavity optoelectronic devices," Applied optics, vol. 37, pp. 5271-5283, 1998.