Аннотация:
Моделирование с помощью программ FullWAVE и Fimmwave показало, что в градиентных планарных кремниевых секансных волноводах  фундаментальная TE-мода может иметь ширину 0,09λ, λ -  длина  волны; гибридная HE11 мода в полом кварцевом круглом ступенчатом волокне  может иметь диаметр 0,03λ; фундаментальная TM-мода в нанощели в кремниевом планарном волноводе  имеет ширину 0,065λ; планарная секансная градиентная микролинза разрешает два источника на  расстоянии 0,15λ; градиентная планарная линза «рыбий глаз» в зеркальном резонаторе  изображает точечный источник в пятно шириной 0,18λ; планарная секансная  градиентная микролинза 6,5×5,34 мкм, использованная в качестве кольцевого резонатора,  связывает два планарных субволновых волновода шириной 386 нм с эффективностью 79% (аналогичный кольцевой  кремниевый резонатор имеет эффективность – 71%); в планарном металлическом  волноводе световая мода (плазмон) распространяется вдоль краев волновода,  проникая в сам волновод на величину 0,039λ для серебра; в нанощели в серебряной пленке распространяется TM-мода (плазмон), полностью заполняющая эту щель шириной  50 нм (ширина моды 0,111λ).
Abstract:
Modeling with FullWave  and Fimmwave showed, that in gradient planar Si secant waveguides basic TE-mode  can have width 0.09λ; hybrid HE11 mode can have diameter 0.03λ in a hollow  silica round step waveguide; basic TM-mode have width 0.065λ in nano-slot  silica waveguide; planar secant gradient microlens can imaging of two source in  0.15λ distance between them; gradient planar lens «fish eye» in mirror  resonator can image point source as a spot width of 0.18λ; planar secant  gradient microlens, used as round resonator, size of 6.5×5.34 mm can link two planar subwave waveguides width of 386 nm with efficiency  is equal to 79% (similar round silicon have efficiency of 71%); light mode  (plasmon) propagates in planar metal waveguide in slot along waveguide borders  and penetrates in metal on 0.039λ (Ag); TM-mode (plasmon) propagates in argentum  film and fills fully a slot in it width of 50 nm (width of mode is 0.111λ).
Ключевые слова
:
сверхразрешение, щелевые волноводы, проволочные  волокна, градиентный секансный волновод, кольцевой резонатор, градиентный  секансный резонатор.
Key words:
superresolution, slot waveguides,  wire fibers, gradient secant waveguide, round resonator, gradient secant  resonator.
Литература:
  - Tong, L. Single-mode guiding properties of subwavelength-diameter silica and wire  waveguide / L. Tong, J. Lou, E. Mazur // Opt. Express. – 2004. –  Vol. 12. – No. 6. – P. 1025-1035.
- Zhao, C. Field and dispersion properties of subwavelength-diameter hollow optical fiber  / C. Zhao, Z. Tang, Y. Ye, D. Fan [at al] // Opt. Express.  – 2007. – Vol. 15, No. 11. – P. 6629-6634.
 
- Almeida, V.R. Guiding and confining light in void  nanostructure / V.R. Almeida, Q. Xu; C.A. Barrios, M. Lipson  // Opt. Letters. – 2004. – Vol. 29, No. 11. – P. 1209-1211. 
 
- Xu, Q. Experimental demonstration of guiding and  confining light in nanometer-size low-refractive-index material / Q. Xu;  V.R. Almeida, R.R. Panepucci, M. Lipson // Optics Letters. –  2004. – Vol. 29, No. 14. – P. 1626-1628.
 
- Fujisawa, T. Polarization-independent optical directional coupler based on slot  waveguides / T. Fujisawa, M. Koshiba // Optics Letters. – 2006. – Vol. 31, No. 1.  – P. 56-58. 
 
- Andersen, P.A. High confinement in silicon slot waveguides with sharp bends / P.A. Andersen,  B.S. Schmidt, M. Lipson // Optics Express. – 2006. – Vol. 14,  No. 20. – P. 9197-9202.
 
- Prakash, K. Monolithic 3-D Silicon Photonics / K. Prakash, T. Inducuri,  B. Jalali // Journal of Lightwave Technology. – 2006. – Vol. 24, No. 4.  – P. 1796-1804.
 
- Rabiei, P. Polymer Micro-Ring Filters and Modulators / P. Rabiei,  W.H. Steier, C. Zhang, L.R. Dalton // Journal of Lightwave  Technology. – 2002. – Vol. 20, No. 11. – P. 1968-1975.
 
- Xu, Q. Micrometer-scale all-optical wavelength converter on silicon / Q. Xu, V.R. Almeida,  M. Lipson // Optics Letters. – 2005. – Vol. 30, No. 20. – P. 2733-2735.
 
- Niehusmann, J. Ultrahigh-quality-factor silicon-on-insulator microring resonator /  J. Niehusmann, A. Vörckel, P.H. Bolivar, T. Wahlbrink [at  al] // Optics Letters. – 2004. – Vol. 29, No. 24. – P. 2861-2863. 
 
- Xu, Q. All-optical logic based on silicon  micro-ring resonators / Q. Xu, M. Lipson // Optics Express. – 2007. –  Vol. 15, No. 3. – P. 924-929. 
 
- Xia, F. Mode conversion losses in  silicon-on-insulator photonic wire based racetrack resonators / F. Xia,  L. Sekaric, Y. Vlasov // Optics Express. – 2006. – Vol. 14,  No. 9. – P. 3872-3886. 
 
- Chen, L. Compact bandwidth-tunable microring resonators / L. Chen, N. Sherwood-Droz,  M. Lipson // Optics Letters. – 2007. – Vol. 32, No. 22. – P. 3361-3363.
 
- Fietz, C. Simultaneous fast and slow light in microring resonators / C. Fietz, G. Shvets // Opt. Lett.  – 2007. – Vol. 32. – P. 3480-3482.
 
- Krioukov, E. Sensor based on an integrated optical microcavity / E. Krioukov,  D. Klunder, A. Driessen, J. Greve [at al] // Opt. Lett. – 2002.  – Vol. 27. – P. 512-514.
 
- Rukhlenko, I. Analytical study of optical bistability in silicon  ring resonators / I. Rukhlenko, M. Premaratne, G. Agrawal // Opt. Lett. – 2010. – Vol. 35.  – P. 55-57.
 
- Takahara, J. Guiding of a one-dimensional optical beam with nanometer diameter / J. Takahara,  S. Yamagishi, H. Taki, A. Morimoto [at al] // Opt. Lett. – 1997.  – Vol. 22. – P. 475-477.
 
- Quinten, M. Electromagnetic energy transport via linear chains of silver  nanoparticles / M. Quinten, A. Leitner, J. Krenn, F. Aussenegg  // Opt. Lett. – 1998. – Vol. 23. – P. 1331-1333.
 
- Wang, B. Surface plasmon polariton propagation in nanoscale metalgap waveguides / B. Wang,  G. Wang // Opt. Lett. – 2004. – Vol. 29. – P. 1992-1994.
 
- Pile, D. Channel plasmon-polariton in atriangular groove on a metal surface / D. Pile,  D. Gramotnev // Opt. Lett. – 2004. – Vol. 29. – P. 1069-1071.
 
- Pile, D. Plasmonic subwavelength waveguides: next to zero losses at sharp bends / D. Pile,  D. Gramotnev // Opt. Lett. – 2005. – Vol. 30. – P. 1186-1188.
- Lee, T. Subwavelength light bending by metal slit structures / T. Lee, S. Gray // Opt.  Express. – 2005. – Vol. 13. – P. 9652-9659.
 
- Liu, L. Novel surface plasmon waveguide for high integration / L. Liu, Z. Han,  S.  He // Opt. Express. – 2005. – Vol. 13. – P. 6645-6650.
 
- Matsuzaki, Y. Characteristics of gap plasmon waveguide with stub structures / Y. Matsuzaki,  T. Okamoto, M. Haraguchi, M. Fukui [and other] // Opt. Express. –  2008. – Vol. 16. – P. 16314-16325.
 
- Lin, X. Tooth-shaped plasmonic waveguide  filters with nanometeric sizes / X. Lin, X. Huang // Opt. Lett. – 2008. – Vol. 33.  – P. 2874-2876. 
 
- Котляр, В.В. Градиентные элементы  микрооптики для достижения сверхразрешения / В.В. Котляр,  А.А. Ковалев, А.Г. Налимов // Компьютерная оптика. – 2009. – Т. 33, № 4. – С. 369-378.
 
- Триандафилов, Я.Р. Фотонно-кристаллическая линза Микаэляна / Я.Р. Триандафилов, В.В. Котляр  // Компьютерная оптика. –  2007. – Т. 31, № 3. – С. 27-31.
 
- Шуюпова, Я.О. Расчет мод  фотонно-кристаллического световода разными методами / Я.О. Шуюпова, В.В. Котляр  // Компьютерная оптика. – 2009. – Т. 33, № 1.  – С. 27-36.
- Leonhardt, O. Perfect imaging without negative refraction / O. Leonhardt // New J. Phys. – 2003. – Vol. 11. – P. 093040.
  References:
  - Tong, L. Single-mode guiding properties of subwavelength-diameter silica and wire  waveguide / L. Tong, J. Lou, E. Mazur // Opt. Express. – 2004. –  Vol. 12. – No. 6. – P. 1025-1035.
- Zhao, C. Field and dispersion properties of subwavelength-diameter hollow optical fiber  / C. Zhao, Z. Tang, Y. Ye, D. Fan [at al] // Opt. Express.  – 2007. – Vol. 15, No. 11. – P. 6629-6634.
 
- Almeida, V.R. Guiding and confining light in void nanostructure / V.R. Almeida,  Q. Xu; C.A. Barrios, M. Lipson // Opt. Letters. – 2004. –  Vol. 29, No. 11. – P. 1209-1211.
 
- Xu, Q. Experimental demonstration of guiding and confining light in nanometer-size  low-refractive-index material / Q. Xu; V.R. Almeida,  R.R. Panepucci, M. Lipson // Optics Letters. – 2004. – Vol. 29,  No. 14. – P. 1626-1628.
 
- Fujisawa, T. Polarization-independent optical directional coupler based on slot  waveguides / T. Fujisawa, M. Koshiba // Optics Letters. – 2006. – Vol. 31,  No. 1. – P. 56-58. 
 
- Andersen, P.A. High confinement in silicon slot waveguides with sharp bends / P.A. Andersen,  B.S. Schmidt, M. Lipson / Optics Express. – 2006. – Vol. 14,  No. 20. – P. 9197-9202.
 
- Prakash, K. Monolithic 3-D Silicon Photonics / K. Prakash, T. Inducuri,  B. Jalali // Journal of Lightwave Technology. – 2006. – Vol. 24,  No. 4. – P. 1796-1804.
 
- Rabiei, P. Polymer Micro-Ring Filters and Modulators / P. Rabiei,  W.H. Steier, C. Zhang, L.R. Dalton // Journal of Lightwave  Technology. – 2002. – Vol. 20, No. 11. – P. 1968-1975.
 
- Xu, Q. Micrometer-scale all-optical wavelength converter on silicon / Q. Xu,  V.R. Almeida, M. Lipson // Optics Letters. – 2005. – Vol. 30,  No. 20. – P. 2733-2735.
 
- Niehusmann, J. Ultrahigh-quality-factor silicon-on-insulator microring resonator /  J. Niehusmann, A. Vörckel, P.H. Bolivar, T. Wahlbrink [at  al] // Optics Letters. – 2004. – Vol. 29, No. 24. –  P. 2861-2863. 
 
- Xu, Q. All-optical logic based on silicon micro-ring resonators / Q. Xu,  M. Lipson // Optics Express. – 2007. – Vol. 15, No. 3. –  P. 924-929.
 
- Xia, F. Mode conversion losses in silicon-on-insulator photonic wire based racetrack  resonators / F. Xia, L. Sekaric, Y. Vlasov // Optics Express.  – 2006. – Vol. 14, No. 9. – P. 3872-3886.
 
- Chen, L. Compact bandwidth-tunable microring resonators / L. Chen,  N. Sherwood-Droz, M. Lipson // Optics Letters. – 2007. – Vol. 32,  No. 22. – P. 3361-3363.
 
- Fietz, C. Simultaneous fast and slow light in microring resonators / C. Fietz, G. Shvets // Opt. Lett.  – 2007. – Vol. 32. – P. 3480-3482.
 
- Krioukov, E. Sensor based on an integrated optical microcavity / E. Krioukov,  D. Klunder, A. Driessen, J. Greve [and other] // Opt. Lett. –  2002. – Vol. 27. – P. 512-514.
 
- Rukhlenko, I. Analytical study of optical bistability in silicon  ring resonators / I. Rukhlenko, M. Premaratne, G. Agrawal // Opt. Lett. – 2010. –  Vol. 35. – P. 55-57.
 
- Takahara, J. Guiding of a one-dimensional optical beam with nanometer diameter / J. Takahara,  S. Yamagishi, H. Taki, A. Morimoto [at al] // Opt. Lett. – 1997.  – Vol. 22. – P. 475-477.
 
- Quinten, M. Electromagnetic energy transport via linear chains of silver nanoparticles  / M. Quinten, A. Leitner, J. Krenn, F. Aussenegg // Opt.  Lett. – 1998. – Vol. 23. – P. 1331-1333.
 
- Wang, B. Surface plasmon polariton propagation in nanoscale metalgap waveguides / B. Wang,  G. Wang // Opt. Lett. – 2004. – Vol. 29. – P. 1992-1994.
 
- Pile, D. Channel plasmon-polariton in atriangular groove on a metal surface / D. Pile,  D. Gramotnev // Opt. Lett. – 2004. – Vol. 29. – P. 1069-1071.
 
- Pile, D. Plasmonic subwavelength waveguides: next to zero losses at sharp bends / D. Pile,  D. Gramotnev // Opt. Lett. – 2005. – Vol. 30. – P. 1186-1188.
 
- Lee, T. Subwavelength light bending by metal slit structures / T. Lee, S. Gray // Opt.  Express. – 2005. – Vol. 13. – P. 9652-9659.
 
- Liu, L. Novel surface plasmon waveguide for high integration / L. Liu, Z. Han,  S.  He // Opt. Express. – 2005. – Vol. 13. – P. 6645-6650.
 
- Matsuzaki, Y. Characteristics of gap plasmon waveguide with stub structures / Y. Matsuzaki,  T. Okamoto, M. Haraguchi, M. Fukui [at al] // Opt. Express. – 2008.  – Vol. 16. – P. 16314-16325.
 
- Lin, X. Tooth-shaped plasmonic waveguide filters with nanometeric sizes / X. Lin, X.  Huang // Opt. Lett. – 2008. – Vol. 33. – P. 2874-2876.
 
- Kotlyar, V.V. Gradient-index elements of microoptics for superresolution / V.V. Kotlyar,  А.А. Kovelev, А.G. Nalimov // Computer Optics.  – 2009. – V. 33, N. 4. – P. 369-378. – ISSN 0134-2452. – (in  Russian).
 
- Triandafilov, Y.R. Photonic-crystal Mikaelian lens / Y.R. Triandafilov, V.V. Kotlyar  // Computer Optics. – 2007. – V. 31, N. 3. – P. 27-31. – ISSN  0134-2452. – (in Russian).
 
- Shuyupova, Y.О. Calculating the modes in photonic crystal fiber  using FIMMWAVE software / Y.O. Shuyupova, V.V. Kotlyar // Computer  Optics. – 2009. – V. 33, N. 1. – P. 27-36. – ISSN 0134-2452. – (in  Russian).
- Leonhardt, O. Perfect imaging without negative refraction / O. Leonhardt // New  J. Phys. – 2003. – Vol. 11. – P. 093040.
  
  
  © 2009, ИСОИ РАН
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846 2) 332-56-22, факс: +7 (846 2) 332-56-20