PLAZMONIKOS IR NANOFOTONIKOS LABORATORIJA

Technologijos

Padidinto jautrumo SOI mikro žiedinis rezonatorius su integruotu 1D fotoniniu kristalu

Sukurtas lūžio rodiklio jutiklis, naudojant silicio ant izoliatoriaus mikro žiedinį rezonatoriu, turintis padidintą jautrumą ir praplėstą matavimų spektrinę sritį [1]. Abu pagerinimai yra pasiekti integruojant 1D fotoninį kristalą į mikro žiedinio rezonatoriaus bangolaidį. Fotoninis kristalas suformuotas iš periodiškai, dalinai išėsdintų, stačiakampių perforacijų. Mūsų rezultatai parodė, kad mažiausia detekcijos riba yra pasiekiama esant tam tikram optimaliam perforacijos gyliui. Atliktas eksperimentinis demonstravimas ir palyginimas su teoriniu modeliavimu pagaminto mikro žiedinio rezonatoriaus su 120nm perforacijų gyliu.

[1] JOSA B, 34 (4), pp. 750-755, 2017.

Pagaminto mikro žiedinio rezonatoriaus SEM nuotrauka.
Pagaminto mikro žiedinio rezonatoriaus SEM nuotrauka.
Mikro žiedinio rezonatoriaus, patalpinti į metanolį, pralaidumo spektrai. (a) - eksperimentas, (b) - teorinis modeliavimas.
Mikro žiedinio rezonatoriaus, patalpinti į metanolį, pralaidumo spektrai. (a) - eksperimentas, (b) - teorinis modeliavimas.

Mikro žiedinis silicio rezonatorius su fotoniniu kristalu lūžio rodiklio jutikliams

Atliktas eksperimentinis ir teorinis mikro žiedinio rezonatoriaus su integruotu vienmačiu fotoniniu kristalu tyrimas. Rezonatorius pagamintas naudojant silicio-ant-izoliatoriaus platformą ir pritaikytas skysčių tūrinio lūžio rodiklio jutikliams [1]. Fotoninis kristalas suformuotas periodiškai dalinai išėsdinus (1/3 gylio) duobutes silicio juostiniame bangolaidyje, kuriuos sukūrė fotoninę draustinę juostą, turinčią ribuotą plotį ir telpančia į matuojamą telekomo bangų spektrinę sritį (1520-1620 nm). Sukurtas mikro žiedinis rezonatorius dirba ant abiejų fotoninės draustinės juostos kraštų ir leidžia matuoti orinę ir dielektrinę fotoninio kristalo modas. Ištirtas mikro žiedinio rezonatoriaus rezonansų jautrumas ant abiejų draustinės juostos kraštų tūriniams skysčio lūžio rodiklio pokyčiams. Nustatyta, kad didesnė optinio lauko lokalizacija perforacijų tūryje, sužadinus orinę draustinės juostos krašto modą, veda prie didesnio jutiklio jautrumo skysčio lūžio rodiklio pokyčiams.

[1] Opt. Lett., 41 (15), pp. 3655-3658, 2016.

Draustinių juostų dispersinių kreivių diagrama lenktam bangolaidžiui su viemačiu fotoniniu kristalu. Apačioje pavaizduotas elektrinio lauko energijos tankis bangolaidyje keturiems taškams (1-4) prie fotoninių draustinių juostų esant κx = 0.49
Draustinių juostų dispersinių kreivių diagrama lenktam bangolaidžiui su viemačiu fotoniniu kristalu. Apačioje pavaizduotas elektrinio lauko energijos tankis bangolaidyje keturiems taškams (1-4) prie fotoninių draustinių juostų esant κx = 0.49.
Pagaminto mikro žiedinio rezonatoriaus SEM nuotrauka.
Pagaminto mikro žiedinio rezonatoriaus SEM nuotrauka.

Nanofotoninis SOI žiedinis jutiklis dekoruotas Au nanodiskais

Suprojektuotas lūžio rodiklio jutiklis, naudojant optinį silicio ant izoliatoriaus (SOI, silicon-on-insulator) mikro žiedinį rezonatorių su periodiškai išdėstytais aukso nanodiskais [1]. Periodiškai išdėstyti Au diskai sukuria 2 eilės Brego gardelę, kuri moduliuoja nuostolius bei dispersiją rezonatoriuje taip, kad potencialiai gaunama veika kai žiedas palaiko tik vieną rezonansą, t.y. laisvas spektrinis diapazonas nėra apribotas gretimų rezonansų. Elektromagnetinės energijos perdavimas nespindulinėms plazmoninėms modoms sustiprina šviesos- bioskysčio sąveiką ir padidina jutiklinio prietaiso jautrumą lūžio rodiklio pokyčiams iki 176nm/RIU.

[1] Opt. Lett., 40(13), pp. 2977-2980, 2015.

SOI optinis žiedinis rezonatorius su sukurtais aukso nanodiskais.
SOI optinis žiedinis rezonatorius su sukurtais aukso nanodiskais.
SOI optinio žiedinio rezonatoriaus pralaidumo spektrai: mėlyna kreivė - nemodifikuotas rezonatorius, raudona kreivė - rezonatorius modifikuotas Au metalo nanodiskais.
SOI optinio žiedinio rezonatoriaus pralaidumo spektrai: mėlyna kreivė - nemodifikuotas rezonatorius, raudona kreivė - rezonatorius modifikuotas Au metalo nanodiskais.