Демонстрация резонансных эффектов типа расщепления Аутлера – Таунса, электромагнитно-индуцированной прозрачности и резонансов Фано в деформированном волноводном резонаторе
Дышлюк А.В.

Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток, Россия,

Дальневосточный федеральный университет, Владивосток, Россия,
Владивостокский государственный университет экономики и сервиса, Владивосток, России

Аннотация:
Резонансные эффекты, аналогичные расщеплению Аутлера – Таунса, электромагнитно-индуцированной прозрачности и резонансам Фано, продемонстрированы в волноводном резонаторе Фабри – Перо, образованном изогнутым одномодовым световодом с металлизированными торцами. Показано, что данные эффекты возникают вследствие сильной связи между фундаментальной модой сердцевины и оболочечной модой шепчущей галереи. Полученные результаты открывают новые возможности в области построения функциональных элементов фотоники, использующих оболочечные моды изогнутых световодов, в частности, волоконно-оптических рефрактометров для био- и хемосенсорных применений.

Ключевые слова:
расщепление Аутлера – Таунса, электромагнитно-индуцированная прозрачность, резонансы Фано, моды шепчущей галереи, изгиб одномодового световода, биосенсорика, хемосенсорика.

Цитирование:
Дышлюк, А.В.
Демонстрация резонансных эффектов типа расщепления Аутлера–Таунса, электромагнитно-индуцированной прозрачности и резонансов Фано в деформированном волноводном резонаторе / А.В. Дышлюк // Компьютерная оптика. – 2019. – Т. 43, № 1. – С. 35-41. – DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-1-35-41.

Литература:

  1. Kulchin, Yu.N. Analysis of surface plasmon resonance in bent single-mode waveguides with metal-coated cladding by eigenmode expansion method / Yu.N. Kulchin, O.B. Vitrik, A.V. Dyshlyuk // Optics Express. – 2014. –Vol. 22, Issue 18. – P. 22196-22201. – DOI: 10.1364/OE.22.022196.
  2. Dyshlyuk, A.V. Modeling of surface plasmon resonance in metalized optical waveguides with low V number by eigenmode expansion method / A.V. Dyshlyuk, O.B. Vitrik, Yu.N. Kulchin // Optics Express. – 2015. – Vol. 23, Issue 4. – P. 3996-4001. – DOI: 10.1364/OE.23.003996.
  3. Dyshlyuk, A.V. Numerical and experimental investigation of surface plasmon resonance excitation using whispering gallery modes in bent metal-clad single-mode optical fiber / A.V. Dyshlyuk, O.B. Vitrik, Yu.N. Kulchin, E.V. Mitsai, A.B. Cherepakhin, C. Branger, H. Brisset, T.V. Iordache, A. Sarbu // Journal of Lightwave Technology. – 2017. – Vol. 35, Issue 24. – P. 5425-5431. – DOI: 10.1109/JLT.2017.2772299.
  4. Wang, P. Macrobending single-mode fiber-based refractometer / P. Wang, Yu. Semenova, Q. Wu, G. Farrell, Y. Ti, J. Zheng // Applied Optics. – 2009. – Vol. 48, Issue 31. – P. 6044-6049. – DOI: 10.1364/AO.48.006044.
  5. Kulchin, Yu.N. Effect of small variations in the refractive index of the ambient medium on the spectrum of a bent fibre-optic Fabry–Perot interferometer / Yu.N. Kulchin, O.B. Vitrik, S.O. Gurbatov // Quantum Electronics. – 2011. – Vol. 41, Number 9. – 821. – DOI: 10.1070/QE2011v041n09ABEH014677.
  6. Wang, P. A macrobending singlemode fiber refractive index sensor for low refractive index liquids / P. Wang, Yu. Semenova, Y. Li, Q. Wu, G. Farrell // Photonics Letters of Poland. – 2010. – Vol. 2, No. 2. – P. 67-69. – DOI: 10.4302/plp.2010.2.05.
  7. Chiang, Ch.-Ch. Whispering gallery mode based optical fiber sensor for measuring concentration of salt solution / Ch.-Ch. Chiang, J.-C. Chao // Journal of Nanomaterials. – 2013. – Vol. 2013. – 4. – DOI: 10.1155/2013/372625.
  8. Optical guided-wave chemical and biosensors II / ed. by M. Zourob, L. Akhlesh. – Berlin, Heidelberg: Springer Science & Business Media, 2010. – 301 p. – ISBN: 978-3-642-02826-7.
  9. Klantsataya, E. Plasmonic fiber optic refractometric sensors: from conventional architectures to recent design trends / E. Klantsataya, P. Jia, H. Ebendorff-Heidepriem, T.M. Monro, A. François // Sensors. – 2016. – Vol. 17, Issue 1. – 12. – DOI: 10.3390/s17010012.
  10. Wang, X. Fiber-optic chemical sensors and biosensors (2013–2015) / X. Wang, O.S. Wolfbeis // Analytical Chemistry. – 2015. – Vol. 88, Issue 1. – P. 203-227. – DOI: 10.1021/acs.analchem.5b04298.
  11. Homola, J. Surface plasmon resonance sensors for detection of chemical and biological species / J. Homola // Chemical Reviews. – 2008. – Vol. 108, Issue 2. – P. 462-493. – DOI: 10.1021/cr068107d.
  12. Guo, X. Surface plasmon resonance based biosensor technique: a review / X. Guo // Journal of Biophotonics. – 2012. – Vol. 5, Issue 7. – P. 483-501. – DOI: 10.1002/jbio.201200015.
  13. Limonov, M.F. Fano resonances in photonics / M.F. Limonov, M.V. Rybin, A.N. Poddubny, Y.S. Kivshar // Nature Photonics. – 2017. – Vol. 11, Issue 9. – P. 543-554. – DOI: 10.1038/nphoton.2017.142.
  14. Miroshnichenko, A.E. Fano resonances in nanoscale structures / A.E. Miroshnichenko, S. Flach, Y.S. Kivshar // Reviews of Modern Physics. – 2010. – Vol. 82, Issue 3. – P. 2257-2298. – DOI: 10.1103/RevModPhys.82.2257.
  15. Rybin, M.V. Bragg scattering induces Fano resonance in photonic crystals / M.V. Rybin, A.B. Khanikaev, M. Inoue, A.K. Samusev, M.J. Steel, G. Yushin, M.F. Limonov // Photonics and Nanostructures – Fundamentals and Applications. – 2010. – Vol. 8, Issue 2. – P. 86-93. – DOI: 10.1016/j.photonics.2009.07.003.
  16. Luk’yanchuk, B. The Fano resonance in plasmonic nanostructures and metamaterials / B. Luk'yanchuk, N.I. Zheludev, S.A. Maier, N.J. Halas, P. Nordlander, H. Giessen, Ch.T. Chong // Nature Materials. – 2010. – Vol. 9. – P. 707-715. – DOI: 10.1038/nmat2810.
  17. Rahmani, M. Fano resonance in novel plasmonic nanostructures / M. Rahmani, B. Luk’yanchuk, M. Hong // Laser Photon. Rev. – 2013. – Vol. 7, Issue 3. – P. 329-349. – DOI: 10.1002/lpor.201200021.
  18. Kraft, M. Designing plasmonic gratings with transformation optics / M. Kraft, Y. Luo, S.A. Maier, J.B. Pendry // Physical Review X. – 2015. – Vol. 5, Issue 3. – 031029. – DOI: 10.1103/PhysRevX.5.031029.
  19. Wu, Ch. Fano-resonant asymmetric metamaterials for ultrasensitive spectroscopy and identification of molecular monolayers / Ch. Wu, A.B. Khanikaev, R. Adato, N. Arju, A.A. Yanik, H. Altug, G. Shvets // Nature Materials. – 2012. – Vol. 11, Issue 1. – P. 69-75. – DOI: 10.1038/nmat3161.
  20. Zhu, H. Plasmonic metamaterial absorber for broadband manipulation of mechanical resonances / H. Zhu, F. Yi, E. Cubukcu // Nature Photonics. – 2016. – Vol. 10. – P. 709-714. – DOI: 10.1038/nphoton.2016.183.
  21. Novotny, L. Strong coupling, energy splitting, and level crossings: A classical perspective / L. Novotny // American Journal of Physics. – 2010. – Vol. 78, Issue 11. – P. 1199-1202. – DOI: 10.1119/1.3471177.
  22. Garrido Alzar, C.L. Classical analog of electromagnetically induced transparency / C.L. Garrido Alzar, M.A.G. Martinez, P. Nussenzveig // American Journal of Physics. – 2002. – Vol. 70, Issue 1. – P. 37-41. – DOI: 10.1119/1.1412644.
  23. Johnson, P.B. Optical constants of the noble metals / P.B. Johnson, R.W. Christy // Physical Review B. – 1972. – Vol. 6, Issue 12. – 4370. – DOI: 10.1103/PhysRevB.6.4370.
  24. Peng, B. What is and what is not electromagnetically induced transparency in whispering-gallery microcavities / B. Peng, Ş.K. Özdemir, W. Chen, F. Nori, L. Yang // Nature Communications. – 2014. – Vol. 5. – 5082. – DOI: 10.1038/ncomms6082.
  25. Snyder, A.W. Optical waveguide theory / A.W. Snyder, J. Love. – Springer Science & Business Media, 2012. – 738 p. – ISBN: 978-0-412-09950-2.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20