Abstract

The cutoff characteristics of dielectric-filled circular holes embedded in a dispersive plasmonic medium are investigated. Since two distinctive operating modes, surface plasmon polariton and circular waveguide modes, can exist in the slow and fast wave regions, respectively, the cutoff characteristics for each are separately investigated for linear and radial polarizations of the guided fields. As a result, the cutoff wavelengths for the linear and radial polarizations with very small subwavelength hole radii are found to be limited by the plasma resonance wavelength and plasma wavelength, which in turn are dependent and independent, respectively, of the dielectric constant of the dielectric filler material.

© 2009 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).
  2. F. J. Garcia de Abajo, Rev. Mod. Phys. 79, 1267 (2007).
  3. C. Genet and T. W. Ebessen, Nature 445, 39 (2007).
  4. J. Wuenschell and H. K. Kim, IEEE Trans. Nanotechnol. 7, 229 (2008).
  5. Y. Xie, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, and M. Mansuripur, Opt. Express 12, 6106 (2004).
  6. A. R. Zakharian, M. Mansuripur, and J. V. Moloney, Opt. Express 12, 2631 (2004).
  7. S. I. Bozhevolnyi, (ed.) Plasmonic Nanoguides and Circuits (World Scientiffc, Singapore, 2009).
  8. G. Veronis, Z. Yu, S. E. Kocabas, D. A. B. Miller, M. L. Brongersma, and S. Fan, Chin. Opt. Lett. 7, 302 (2009).
  9. F. I. Baida, A. Belkhir, D. Van Labeke, and O. Lamrous, Phys. Rev. B 74, 205419 (2006).
  10. K. Y. Kim, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 11, 075003 (2009).
  11. K. Y. Kim, "Guided dispersion characteristics of nanoscale plasmonic coaxial lines" J. Comput. Theor. Nanosci. (to be published).
  12. K. Y. Kim, Y. K. Cho, H.-S. Tae, and J.-H. Lee, Opt. Express 14, 320 (2006).
  13. K. Y. Kim, Y. K. Cho, H.-S. Tae, and J.-H. Lee, Opto-Electron. Rev. 14, 233 (2006).
  14. R. Gordon and A. Brolo, Opt. Express 13, 1933 (2005).
  15. R. Gordon, L. K. S. Kumar, and A. G. Brolo, IEEE Trans. Nanotechnol. 5, 291 (2006).
  16. L. Novotny and C. Hafner, Phys. Rev. E 50, 4094 (1994).
  17. B. Prade and J. Y. Vinet, J. Lightwave Technol. 12, 6 (1994).
  18. U. Schroter and A. Dereux, Phys. Rev. B 64, 125420 (2001).
  19. T. I. Kuznetsova and V. S. Lebedev, Phys. Rev. E 78, 016607 (2008).
  20. P. B. Catrysse and S. Fan, J. Nanophoton. 2, 021790 (2008).
  21. P. B. Catrysse, H. Shin, and S. Fan, J. Vac. Sci. Technol. B 23, 2675 (2005).
  22. H. Shin, P. B. Catrysse, and S. Fan, Phys. Rev. B 72, 085436 (2005).
  23. M. A. Ordal, L. L. Long, R. J. Bell, S. E. Bell, R. R. Bell, R. W. Alexander, Jr., and C. A. Ward, Appl. Opt. 22, 1099 (1983).
  24. R. E. Collin, Field Theory of Guided Waves (2nd edn.) (IEEE Press, New York, 1990).
  25. R. Dorn, S. Quabis, and G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 91, 233901 (2003).
  26. T. Hirayama, Y. Kozawa, T. Nakamura, and S. Sato, Opt. Express 14, 12839 (2006).
  27. K. J. Webb and J. Li, Phys. Rev. B 73, 033401 (2006).
  28. J. Olkkonen, K. Kataja, and D. G. Howe, Opt. Express 13, 6980 (2005).
  29. M. P. Nezhad, K. Tetz, and Y. Fainman, Opt. Express 12, 4072 (2004).
  30. S. A. Maier, Opt. Commun. 258, 295 (2006).

2009

2008

J. Wuenschell and H. K. Kim, IEEE Trans. Nanotechnol. 7, 229 (2008).

T. I. Kuznetsova and V. S. Lebedev, Phys. Rev. E 78, 016607 (2008).

P. B. Catrysse and S. Fan, J. Nanophoton. 2, 021790 (2008).

2007

F. J. Garcia de Abajo, Rev. Mod. Phys. 79, 1267 (2007).

C. Genet and T. W. Ebessen, Nature 445, 39 (2007).

2006

F. I. Baida, A. Belkhir, D. Van Labeke, and O. Lamrous, Phys. Rev. B 74, 205419 (2006).

R. Gordon, L. K. S. Kumar, and A. G. Brolo, IEEE Trans. Nanotechnol. 5, 291 (2006).

K. Y. Kim, Y. K. Cho, H.-S. Tae, and J.-H. Lee, Opto-Electron. Rev. 14, 233 (2006).

K. J. Webb and J. Li, Phys. Rev. B 73, 033401 (2006).

S. A. Maier, Opt. Commun. 258, 295 (2006).

K. Y. Kim, Y. K. Cho, H.-S. Tae, and J.-H. Lee, Opt. Express 14, 320 (2006).

T. Hirayama, Y. Kozawa, T. Nakamura, and S. Sato, Opt. Express 14, 12839 (2006).

2005

R. Gordon and A. Brolo, Opt. Express 13, 1933 (2005).

J. Olkkonen, K. Kataja, and D. G. Howe, Opt. Express 13, 6980 (2005).

P. B. Catrysse, H. Shin, and S. Fan, J. Vac. Sci. Technol. B 23, 2675 (2005).

H. Shin, P. B. Catrysse, and S. Fan, Phys. Rev. B 72, 085436 (2005).

2004

2003

R. Dorn, S. Quabis, and G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 91, 233901 (2003).

2001

U. Schroter and A. Dereux, Phys. Rev. B 64, 125420 (2001).

1998

T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).

1994

L. Novotny and C. Hafner, Phys. Rev. E 50, 4094 (1994).

B. Prade and J. Y. Vinet, J. Lightwave Technol. 12, 6 (1994).

1983

Abajo, F. J. Garcia de

F. J. Garcia de Abajo, Rev. Mod. Phys. 79, 1267 (2007).

Alexander, R. W.

Baida, F. I.

F. I. Baida, A. Belkhir, D. Van Labeke, and O. Lamrous, Phys. Rev. B 74, 205419 (2006).

Belkhir, A.

F. I. Baida, A. Belkhir, D. Van Labeke, and O. Lamrous, Phys. Rev. B 74, 205419 (2006).

Bell, R. J.

Bell, R. R.

Bell, S. E.

Brolo, A.

Brolo, A. G.

R. Gordon, L. K. S. Kumar, and A. G. Brolo, IEEE Trans. Nanotechnol. 5, 291 (2006).

Brongersma, M. L.

Catrysse, P. B.

P. B. Catrysse and S. Fan, J. Nanophoton. 2, 021790 (2008).

H. Shin, P. B. Catrysse, and S. Fan, Phys. Rev. B 72, 085436 (2005).

P. B. Catrysse, H. Shin, and S. Fan, J. Vac. Sci. Technol. B 23, 2675 (2005).

Cho, Y. K.

K. Y. Kim, Y. K. Cho, H.-S. Tae, and J.-H. Lee, Opto-Electron. Rev. 14, 233 (2006).

K. Y. Kim, Y. K. Cho, H.-S. Tae, and J.-H. Lee, Opt. Express 14, 320 (2006).

Dereux, A.

U. Schroter and A. Dereux, Phys. Rev. B 64, 125420 (2001).

Dorn, R.

R. Dorn, S. Quabis, and G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 91, 233901 (2003).

Ebbesen, T. W.

T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).

Ebessen, T. W.

C. Genet and T. W. Ebessen, Nature 445, 39 (2007).

Fainman, Y.

Fan, S.

G. Veronis, Z. Yu, S. E. Kocabas, D. A. B. Miller, M. L. Brongersma, and S. Fan, Chin. Opt. Lett. 7, 302 (2009).

P. B. Catrysse and S. Fan, J. Nanophoton. 2, 021790 (2008).

H. Shin, P. B. Catrysse, and S. Fan, Phys. Rev. B 72, 085436 (2005).

P. B. Catrysse, H. Shin, and S. Fan, J. Vac. Sci. Technol. B 23, 2675 (2005).

Genet, C.

C. Genet and T. W. Ebessen, Nature 445, 39 (2007).

Ghaemi, H. F.

T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).

Gordon, R.

R. Gordon, L. K. S. Kumar, and A. G. Brolo, IEEE Trans. Nanotechnol. 5, 291 (2006).

R. Gordon and A. Brolo, Opt. Express 13, 1933 (2005).

Hafner, C.

L. Novotny and C. Hafner, Phys. Rev. E 50, 4094 (1994).

Hirayama, T.

Howe, D. G.

Kataja, K.

Kim, H. K.

J. Wuenschell and H. K. Kim, IEEE Trans. Nanotechnol. 7, 229 (2008).

Kim, K. Y.

K. Y. Kim, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 11, 075003 (2009).

K. Y. Kim, Y. K. Cho, H.-S. Tae, and J.-H. Lee, Opto-Electron. Rev. 14, 233 (2006).

K. Y. Kim, Y. K. Cho, H.-S. Tae, and J.-H. Lee, Opt. Express 14, 320 (2006).

Kocabas, S. E.

Kozawa, Y.

Kumar, L. K. S.

R. Gordon, L. K. S. Kumar, and A. G. Brolo, IEEE Trans. Nanotechnol. 5, 291 (2006).

Kuznetsova, T. I.

T. I. Kuznetsova and V. S. Lebedev, Phys. Rev. E 78, 016607 (2008).

Labeke, D. Van

F. I. Baida, A. Belkhir, D. Van Labeke, and O. Lamrous, Phys. Rev. B 74, 205419 (2006).

Lamrous, O.

F. I. Baida, A. Belkhir, D. Van Labeke, and O. Lamrous, Phys. Rev. B 74, 205419 (2006).

Lebedev, V. S.

T. I. Kuznetsova and V. S. Lebedev, Phys. Rev. E 78, 016607 (2008).

Lee, J.-H.

K. Y. Kim, Y. K. Cho, H.-S. Tae, and J.-H. Lee, Opto-Electron. Rev. 14, 233 (2006).

K. Y. Kim, Y. K. Cho, H.-S. Tae, and J.-H. Lee, Opt. Express 14, 320 (2006).

Leuchs, G.

R. Dorn, S. Quabis, and G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 91, 233901 (2003).

Lezec, H. J.

T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).

Li, J.

K. J. Webb and J. Li, Phys. Rev. B 73, 033401 (2006).

Long, L. L.

Maier, S. A.

S. A. Maier, Opt. Commun. 258, 295 (2006).

Mansuripur, M.

Miller, D. A. B.

Moloney, J. V.

Nakamura, T.

Nezhad, M. P.

Novotny, L.

L. Novotny and C. Hafner, Phys. Rev. E 50, 4094 (1994).

Olkkonen, J.

Ordal, M. A.

Prade, B.

B. Prade and J. Y. Vinet, J. Lightwave Technol. 12, 6 (1994).

Quabis, S.

R. Dorn, S. Quabis, and G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 91, 233901 (2003).

Sato, S.

Schroter, U.

U. Schroter and A. Dereux, Phys. Rev. B 64, 125420 (2001).

Shin, H.

H. Shin, P. B. Catrysse, and S. Fan, Phys. Rev. B 72, 085436 (2005).

P. B. Catrysse, H. Shin, and S. Fan, J. Vac. Sci. Technol. B 23, 2675 (2005).

Tae, H.-S.

K. Y. Kim, Y. K. Cho, H.-S. Tae, and J.-H. Lee, Opto-Electron. Rev. 14, 233 (2006).

K. Y. Kim, Y. K. Cho, H.-S. Tae, and J.-H. Lee, Opt. Express 14, 320 (2006).

Tetz, K.

Thio, T.

T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).

Veronis, G.

Vinet, J. Y.

B. Prade and J. Y. Vinet, J. Lightwave Technol. 12, 6 (1994).

Ward, C. A.

Webb, K. J.

K. J. Webb and J. Li, Phys. Rev. B 73, 033401 (2006).

Wolff, P. A.

T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).

Wuenschell, J.

J. Wuenschell and H. K. Kim, IEEE Trans. Nanotechnol. 7, 229 (2008).

Xie, Y.

Yu, Z.

Zakharian, A. R.

Appl. Opt.

Chin. Opt. Lett.

IEEE Trans. Nanotechnol.

J. Wuenschell and H. K. Kim, IEEE Trans. Nanotechnol. 7, 229 (2008).

R. Gordon, L. K. S. Kumar, and A. G. Brolo, IEEE Trans. Nanotechnol. 5, 291 (2006).

J. Lightwave Technol.

B. Prade and J. Y. Vinet, J. Lightwave Technol. 12, 6 (1994).

J. Nanophoton.

P. B. Catrysse and S. Fan, J. Nanophoton. 2, 021790 (2008).

J. Opt. A: Pure Appl. Opt.

K. Y. Kim, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 11, 075003 (2009).

J. Vac. Sci. Technol. B

P. B. Catrysse, H. Shin, and S. Fan, J. Vac. Sci. Technol. B 23, 2675 (2005).

Nature

T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).

C. Genet and T. W. Ebessen, Nature 445, 39 (2007).

Opt. Commun.

S. A. Maier, Opt. Commun. 258, 295 (2006).

Opt. Express

Opto-Electron. Rev.

K. Y. Kim, Y. K. Cho, H.-S. Tae, and J.-H. Lee, Opto-Electron. Rev. 14, 233 (2006).

Phys. Rev. B

U. Schroter and A. Dereux, Phys. Rev. B 64, 125420 (2001).

H. Shin, P. B. Catrysse, and S. Fan, Phys. Rev. B 72, 085436 (2005).

F. I. Baida, A. Belkhir, D. Van Labeke, and O. Lamrous, Phys. Rev. B 74, 205419 (2006).

K. J. Webb and J. Li, Phys. Rev. B 73, 033401 (2006).

Phys. Rev. E

L. Novotny and C. Hafner, Phys. Rev. E 50, 4094 (1994).

T. I. Kuznetsova and V. S. Lebedev, Phys. Rev. E 78, 016607 (2008).

Phys. Rev. Lett.

R. Dorn, S. Quabis, and G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 91, 233901 (2003).

Rev. Mod. Phys.

F. J. Garcia de Abajo, Rev. Mod. Phys. 79, 1267 (2007).

Other

K. Y. Kim, "Guided dispersion characteristics of nanoscale plasmonic coaxial lines" J. Comput. Theor. Nanosci. (to be published).

R. E. Collin, Field Theory of Guided Waves (2nd edn.) (IEEE Press, New York, 1990).

S. I. Bozhevolnyi, (ed.) Plasmonic Nanoguides and Circuits (World Scientiffc, Singapore, 2009).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.