Refractive Index Sensor Based on Fano Resonances in Plasmonic Waveguide With Dual Side-Coupled Ring Resonators

等离子体子 光学 物理 低语长廊波浪 共振(粒子物理) 法诺平面 表面等离子共振 Q系数 表面等离子体子 光学环形谐振器 联轴节(管道) 分裂环谐振器 电介质 局域表面等离子体子
作者
Xuewei Zhang,Yunping Qi,Peiyang Zhou,Hai‐Peng Gong,Bingbing Hu,Chunman Yan
出处
期刊:Photonic Sensors [Springer Nature]
卷期号:8 (4): 367-374 被引量:85
标识
DOI:10.1007/s13320-018-0509-6
摘要

Abstract A refractive index sensor based on Fano resonances in metal-insulator-metal (MIM) waveguides coupled with rectangular and dual side rings resonators is proposed. The sensing properties are numerically simulated by the finite element method (FEM). For the interaction of the narrow-band spectral response and the broadband spectral response caused by the side-coupled resonators and the rectangular resonator, respectively, the transmission spectra exhibit a sharp and asymmetric profile. Results are analyzed using the coupled-mode theory based on the transmission line theory. The coupled mode theory is employed to explain the Fano resonance effect. The results show that with an increase in the refractive index of the fill dielectric material in the slot of the system, the Fano resonance peak exhibits a remarkable red shift. Through the optimization of structural parameters, we achieve a theoretical value of the refractive index sensitivity (S) as high as 1160 nm/RIU, and the corresponding sensing resolution is 8.62 × 10 –5 RIU. In addition, the coupled MIM waveguide structure can be easily extended to other similar compact structures to realize the sensing task and integrated with other photonic devices at the chip scale. This work paves the way toward the sensitive nanometer scale refractive index sensor for design and application.
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