Возбуждение у д поверхностного плазмонного резонанса модой

Реклама
Всероссийская конференция по волоконной оптике
12-14
12
14 октября, 2011
Возбуждение
у д
поверхностного
плазмонного резонанса
модой шепчущей галереи в
изогнутом волоконном
световоде
Кульчин Ю.Н., Витрик
Кульчин Ю.Н., Витрик О.Б., О.Б., Дышлюк А.В.
Дышлюк А.В.
Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН
Сенсоры на основе поверхностного плазмонного резонанса
Prism
Metal layer
Sensed medium
Figure 1: Kretschmann configuration for the
excitation of surface plasmon at metaldielectric interface [23]. c IEEE.
Чувствительность: 10-6 - 10-7
Моды шепчущей галереи в изогнутом ОМ во оконном световоде
волоконном световоде
Резонансное возбуждение моды шепчущей галереи при изгибе стандартного ОМ световода в петлю
при изгибе стандартного ОМ световода в петлю
1620
0
1,100
2,200
3,300
,
4,400
5,500
6,600
7,700
8,800
9,900
11,00
12,10
13,20
14,30
15,40
16,50
17,60
18,70
19,80
20,90
22,00
1600
1580
1560
1540
1520
8,2
8,0
7,8
7,6
7,4
7,2
Зависимость коэффициента
ослабления (дБ) от длины волны
(нм) и радиуса кривизны (мм)
Зависимость коэффициента
ослабления (дБ) от длины
волны (нм) для световода
изогнутого с различным
радиусом кривизны
Возбуждение поверхностного плазмонного резонанса модой шепчущей галереи в изогнутом ВС
n2
Коэффициент отражения S- и Pполяризованной моды шепчущей галереи
для различных металлов
n1
Алюминий
R1 = 0,773; R2 ~ 0
Платина
R1 = 0,284; R2 ~ 0
Палладий
R1 = 0,449; R2 ~ 0
Золото
R1 = 0,918; R2 = 0,026
Серебро
R1 = 0,98; R2 = 0,3
Fig. 1 a – Schematic of the SPR sensor:
Fig
senso 1 – single
mode optical fiber, 2 – fiber core, 3 – metal film, 4 –
WGM, 5 – fundamental mode, 6 – SPR mode
Коэффициент отражения МШГ
S-поляризация
P-поляризация
Единственный
Е
й
вариант
П
Поверхностный
й плазмонный
й
резонанс может возбуждаться
только P-поляризованным светом!
Возбуждение поверхностного плазмонного резонанса модой шепчущей галереи в изогнутом ВС
Зависимость длины волны ППР (μm)
и чувствительности (μm/ЕПП) от ПП
Условие возбуждения ППР
⎡ 2π
n sin (Θ ) = Re ⎢
λ 1
⎢λ
⎣
2π
1 4×10
1.4
7
1.2×10
7
⎛ ε m ns 2 ⎞
⎜
⎟
⎜ε +n 2 ⎟
⎝ m
s ⎠
12
⎤
⎥
⎥
⎦
Зависимость чувствительности
(μm/ЕПП) от длины волны ППР (μm)
500
1×10
7
8×10
6
400
300
)
200
6×10
6
100
λSPR
−7
6×10
8×10
−7
−6
1×10
λ
1.2×10
−6
1.4×10
−6
1.6×10
−6
0
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Заключение
• Предложен новый метод измерения показателя преломления жидких сред на основе возбуждения поверхностного плазмонного резонанса модой
поверхностного плазмонного резонанса модой шепчущей галереи в изогнутом волоконном световоде.
• Чувствительность измерения показателя преломления резко увеличивается с ростом длины волны и может достигать ~1800
достигать 1800 μm
1800 μm/ЕПП
μm
μm/ЕПП /ЕПП в районе 1635 нм. При этом
/ЕПП в районе 1635 нм. При этом соответствующая пороговая чувствительность составляет 10
10‐8 ЕПП, что превышает характеристики лучших известных рефрактометрических сенсоров на
лучших известных рефрактометрических сенсоров на основе поверхностного плазмонного резонанса.
Скачать