A hybrid plasmonic waveguide for subwavelength confinement and long-range propagation

等离子体子 表面等离子体激元 光子学 光电子学 表面等离子体子 波导管 电介质 纳米线 材料科学 极化子 光学 半导体 纳米光子学 物理
作者
Rupert F. Oulton,Volker J. Sorger,Dentcho A. Genov,David Pile,Xiang Zhang
出处
期刊:Nature Photonics [Springer Nature]
卷期号:2 (8): 496-500 被引量:1934
标识
DOI:10.1038/nphoton.2008.131
摘要

The emerging field of nanophotonics1 addresses the critical challenge of manipulating light on scales much smaller than the wavelength. However, very few feasible practical approaches exist at present. Surface plasmon polaritons2,3 are among the most promising candidates for subwavelength optical confinement3,4,5,6,7,8,9,10. However, studies of long-range surface plasmon polaritons have only demonstrated optical confinement comparable to that of conventional dielectric waveguides, because of practical issues including optical losses and stringent fabrication demands3,11,12,13. Here, we propose a new approach that integrates dielectric waveguiding with plasmonics. The hybrid optical waveguide consists of a dielectric nanowire separated from a metal surface by a nanoscale dielectric gap. The coupling between the plasmonic and waveguide modes across the gap enables ‘capacitor-like’ energy storage that allows effective subwavelength transmission in non-metallic regions. In this way, surface plasmon polaritons can travel over large distances (40–150 µm) with strong mode confinement (ranging from λ2/400 to λ2/40). This approach is fully compatible with semiconductor fabrication techniques and could lead to truly nanoscale semiconductor-based plasmonics and photonics. Xiang Zhang and colleagues from the University of California, Berkeley, propose a new approach for confining light on scales much smaller than the wavelength of light. Using hybrid waveguides that incorporate dielectric and plasmonic waveguiding techniques, they are able to confine surface plasmon polaritons very strongly over large distances. The advance could lead to truly nanoscale plasmonics and photonics.

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