Резонансные фотоннокристаллические структуры с дифракционной решёткой для измерения показателя преломления среды
Кадомина Е.А., Безус Е.А., Досколович Л.Л.

 

Институт систем обработки изображений РАН, Самара, Россия,
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва
(национальный исследовательский университет) (СГАУ), Самара, Россия

Аннотация:
Предложена и численно исследована новая планарная конфигурация оптического датчика показателя преломления среды на основе эффекта возбуждения блоховских поверхностных волн, включающая дифракционную решётку и фотонный кристалл. Проведено сравнение исследуемой структуры с датчиком на основе схемы Кретчмана при двух изменяемых параметрах: угле падения и длине падающей волны. Результаты работы могут найти применение при создании новых датчиков параметров среды, интегрированных на чипе, а также спектральных фильтров.

Ключевые слова :
фотонный кристалл, дифракционная решётка, область резонанса, блоховская поверхностная волна, оптический датчик, ближнее поле, уравнения Максвелла, метод фурье-мод.

Цитирование:
Кадомина, Е.А. Резонансные фотонно-кристаллические структуры с дифракционной решеткой для измерения показателя преломления среды / Е.А. Кадомина, Е.А. Безус, Л.Л. Досколович // Компьютерная оптика. – 2016. – Т. 40, № 2. – С. 164-172. – DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-2-164-172.

Литература:

  1. Piliarik, M. Surface plasmon resonance (SPR) sensors: approaching their limits? / M. Piliarik, J. Homola // Optics Express. – 2009. – Vol. 17, Issue 19. – P. 16505-16517.
  2. Shankaran, D.R. Recent advancements in surface plasmon resonance immunosensors for detection of small molecules of biomedical, food and environmental interest / D.R. Shankaran, K.V. Gobi, N. Miura //Sensors and Actuators B: Chemical. – 2007. – Vol. 121, Issue 1. – P. 158-177.
  3. Homola, J. Present and future of surface plasmon resonance biosensors / J. Homola //Analytical and Bioanalytical Chemistry. – 2003. – Vol. 377, Issue 3. – P. 528-539.
  4. Sinibaldi, A. Direct comparison of the performance of Bloch surface wave and surface plasmon polariton sensors / A. Sinibaldi, N. Danz, E. Descrovi, P. Munzert, U. Schulz, F. Sonntag, L. Dominici, F. Michelotti // Sensors and Actuators B. – 2012. – Vol. 174. – P. 292-298.
  5. Li, Y. Phase-sensitive Bloch surface wave sensor based on variable angle spectroscopic ellipsometry / Y. Li, T. Yang, Z. Pang, Z. Pang, G. Du, S. Song, S. Han // Optics Express. – 2014. – Vol. 22, Issue 18. – P. 21403-21410.
  6. Sinibaldi, A. Combining label-free and fluorescence operation of Bloch surface wave optical sensors / A. Sinibaldi, A. Fieramosca, R. Rizzo, A. Anopchenko, N. Danz, P. Munzert, C. Magistris, C. Barolo, F. Michelotti// Optics Letters. – 2014. – Vol. 39, Issue 10. – P.2947-2950.
  7. Rizzo, R. Optimization of angularly resolved Bloch surface wave biosensors / R. Rizzo, N. Danz, F. Michelotti, E. Maillart, A. Anopchenko, C. Wachter // Optics Express. – 2014. – Vol. 22, Issue 19. – P. 23202-23214
  8. Sinibaldi, A. Label-Free Detection of Tumor Angiogenesis Biomarker Angiopoietin 2 Using Bloch Surface Waves on One Dimensional Photonic Crystals / A. Sinibaldi, N. Danz, A. Anopchenko, P. Munzert, S. Schmieder, R. Chandrawati, R. Rizzo, S. Rana, F. Sonntag, A. Occhicone, L. Napione, S. De Panfilis, M.M. Stevens, F. Michelotti // Journal of Lightwave Technology. – 2015. – Vol. 33, Issue 16. – P. 3385-3393.
  9. Sinibaldi, A. A full ellipsometric approach to optical sensing with Bloch surface waves on photonic crystals / A. Sinibaldi, R. Rizzo, G. Figliozzi, E. Descrovi, N. Danz, P. Munzert, A. Anopchenko, F Michelotti // Optics Express. – 2013. – Vol. 21, Issue 20. – P. 23331-23344.
  10. Chang-Hasnain, C.J. High-contrast gratings for integrated optoelectronics / C.J. Chang-Hasnain, W. Yang // Advances in Optics Photonics. – 2012. – Vol. 4, Issue 3. – P.379-440.
  11. Chang-Hasnain, C.J. High-contrast gratings as a new platform for integrated optoelectronics / C.J. Chang-Hasnain // Semiconductor Science and Technology. – 2011. – Vol. 26(1). – 014043.
  12. Безус, Е.А. Фазовая модуляция поверхностных элек-тромагнитных волн c помощью дифракционного мик-рорельефа на границе одномерного фотонного кристал-ла / Е.А. Безус, Л.Л. Досколович, Д.А. Быков, В.А. Сойфер // Письма в ЖЭТФ. – 2014. – Т. 99, Вып. 2. – С. 67-71.
  13. Кадомина, Е.А. Спектрально-селективное усиление ближнего поля в фотоннокристаллической структуре с дифракционной решёткой / Е.А. Кадомина, Е.А. Безус, Л.Л. Досколович // Компьютерная оптика. – 2015. – Т. 39, № 4. – С. 462-468.
  14. Moharam, M.G. Formulation for stable and efficient implementation of the rigorous coupled-wave analysis of binary gratings / M.G. Moharam, T.K. Gaylord, E.B. Grann, D.A. Pommet // Journal of the Optical Society of America A. – 1995. – Vol. 12. – P. 1068-1076.
  15. Moharam, M.G. Stable implementation of the rigorous coupled-wave analysis for surface-relief gratings: enhanced transmittance matrix approach / M.G. Moharam, T.K. Gaylord, D.A. Pommet, E.B. Grann // Journal of the Optical Society of America A. – 1995. – Vol. 12. – P. 1077-1086.
  16. Niraula, M. Single-layer optical bandpass filter technology / M. Niraula, J.W. Yoon, R. Magnusson // Optics Letters. – 2015. – Vol. 40, № 21. – P. 5062-5065.
© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20