Abstract

Applicability of guided mode resonant structures to tunable optical filtering and sensing is demonstrated using nematic liquid crystals. As a sensor, a minimum refractive index detectivity of 10^{-5} is demonstrated while as a tunable filter, tunability range of few tens of nanometers with 2-nm bandwidth is presented. The optimum design is achieved by maximizing the evanescent field region in the analyte which maximizes the overlap integral. The device can be operated in reflection or transmission modes at normal incidence. It can also be operated at a single wavelength by measuring the angular profile of the light beam.

© 2009 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. I. Abdulhalim, M. Auslender, and S. Hava, J. Nanophoton. 1, 011680 (2007).
  2. R. Wood, Philos. Mag. 4, 396 (1902).
  3. U. Fano, J. Opt. Soc. Am. A 31, 213 (1941).
  4. A. Hessel and A. A. Oliner, Appl. Opt. 4, 1275 (1965).
  5. M. Neviere, in Electromagnetic Theory of Gratings, R. Petit, (ed.) (Springer-Verlag, Berlin, 1980) Chap. 5.
  6. E. Popov, in Progress in Optics Vol. XXXI, E. Wolf, (ed.) (Elsevier, Amsterdam, 1993) pp. 139-187.
  7. A. Sharon, D. Rosenblatt, A. A. Friesem, H. G. Weber, H. Engel, and R. Steingrueber, Opt. Lett. 21, 1564 (1996).
  8. A. Sharon, D. Rosenblatt, and A. A. Friesem, J. Opt. Soc. Am. A 14, 2985 (1997).
  9. N. Destouches, J.-C. Pommier, O. Parriaux, T. Clausnitzer, N. Lyndin, and S. Tonchev, Opt. Express 14, 12613 (2006).
  10. S. M. Norton, G. M. Morris, and T. Erdogan, J. Opt. Soc. Am. A 15, 464 (1998).
  11. D. Rosenblatt, A. Sharon, and A. A. Friesem, IEEE J. Quantum Electron. 33, 2038 (1997).
  12. S. Glasberg, A. Sharon, D. Rosenblat, and A. A. Friesem, Opt. Commun. 145, 291 (1998).
  13. D. Wawro, S. Tibuleac, R. Magnusson, and H. Liu, Proc. SPIE 3911, 86 (2000).
  14. B. Cunningham, P. Li, B. Lin, and J. Pepper, Sens. Actuators B 81, 316 (2002).
  15. M. A. Cooper, Nat. Rev. Drug Discovery 1, 515 (2002).
  16. R. Magnusson and S. S. Want, Appl. Phys. Lett. 61, 1022 (1992).
  17. S. Peng and G. Morris, Opt. Lett. 21, 549 (1996).
  18. V. V. Meriakri, I. P. Nikitin, and M. P. Parkhomenko, Int. J. Infrared Millimeter Waves 17, 1769 (1996).
  19. R. Magnusson, S. S. Wang, T. D. Black, and A. Sohn, IEEE Trans. Antennas Propag. 42, 567 (1994).
  20. P. S. Priambodo, T. A. Maldonado, and R. Magnusson, Appl. Phys. Lett. 83, 3248 (2003).
  21. R. Magnusson and Y. Ding, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1479 (2006).
  22. R. Magnusson and M. Shokooh-Saremi, Opt. Express 15, 10903 (2007).
  23. F. Yang, G. Yen, G. Rasigade, J. A. N. T. Soares, and B. T. Cunningham, Appl. Phys. Lett. 92, 091115 (2008).
  24. F. Yang, G. Yen, and B. T. Cunningham, Appl. Phys. Lett. 90, 261109 (2007).
  25. A. S. P. Chang, K. J. Morton, P. F. Hua, T. Murphy, S. Y. Wei, and W. Chou, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 1457 (2007).
  26. M. Neviere, R. Petit, and M. Cadilhac, Opt. Commun. 9, 48 (1973).
  27. I. Abdulhalim, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 1, 646 (1999).
  28. I. Abdulhalim, Proc. SPIE 6135, 179 (2006).
  29. I. Abdulhalim, in Optical Waveguide Sensing and Imaging, NATO Science for Peace and Security Series, W. J. Bock, I. Gannot, and S. Tanev, (eds.) (Springer, New York, 2008).
  30. J. Li, S. T. Wu, S. Brugioni, R. Meucci, and S. Faetti, J. Appl. Phys. 97, 073501 (2005).
  31. A. Lahav, M. Auslender, and I. Abdulhalim, Opt. Lett. 33, 2539 (2008).
  32. I. C. Khoo and S. T. Wu, in Optics and Nonlinear Optics of Liquid Crystals (World Scientific, Singapore, 1993).

2008

F. Yang, G. Yen, G. Rasigade, J. A. N. T. Soares, and B. T. Cunningham, Appl. Phys. Lett. 92, 091115 (2008).

A. Lahav, M. Auslender, and I. Abdulhalim, Opt. Lett. 33, 2539 (2008).

2007

R. Magnusson and M. Shokooh-Saremi, Opt. Express 15, 10903 (2007).

F. Yang, G. Yen, and B. T. Cunningham, Appl. Phys. Lett. 90, 261109 (2007).

A. S. P. Chang, K. J. Morton, P. F. Hua, T. Murphy, S. Y. Wei, and W. Chou, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 1457 (2007).

I. Abdulhalim, M. Auslender, and S. Hava, J. Nanophoton. 1, 011680 (2007).

2006

I. Abdulhalim, Proc. SPIE 6135, 179 (2006).

N. Destouches, J.-C. Pommier, O. Parriaux, T. Clausnitzer, N. Lyndin, and S. Tonchev, Opt. Express 14, 12613 (2006).

R. Magnusson and Y. Ding, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1479 (2006).

2005

J. Li, S. T. Wu, S. Brugioni, R. Meucci, and S. Faetti, J. Appl. Phys. 97, 073501 (2005).

2003

P. S. Priambodo, T. A. Maldonado, and R. Magnusson, Appl. Phys. Lett. 83, 3248 (2003).

2002

B. Cunningham, P. Li, B. Lin, and J. Pepper, Sens. Actuators B 81, 316 (2002).

M. A. Cooper, Nat. Rev. Drug Discovery 1, 515 (2002).

2000

D. Wawro, S. Tibuleac, R. Magnusson, and H. Liu, Proc. SPIE 3911, 86 (2000).

1999

I. Abdulhalim, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 1, 646 (1999).

1998

S. M. Norton, G. M. Morris, and T. Erdogan, J. Opt. Soc. Am. A 15, 464 (1998).

S. Glasberg, A. Sharon, D. Rosenblat, and A. A. Friesem, Opt. Commun. 145, 291 (1998).

1997

D. Rosenblatt, A. Sharon, and A. A. Friesem, IEEE J. Quantum Electron. 33, 2038 (1997).

A. Sharon, D. Rosenblatt, and A. A. Friesem, J. Opt. Soc. Am. A 14, 2985 (1997).

1996

1994

R. Magnusson, S. S. Wang, T. D. Black, and A. Sohn, IEEE Trans. Antennas Propag. 42, 567 (1994).

1992

R. Magnusson and S. S. Want, Appl. Phys. Lett. 61, 1022 (1992).

1973

M. Neviere, R. Petit, and M. Cadilhac, Opt. Commun. 9, 48 (1973).

1965

1941

U. Fano, J. Opt. Soc. Am. A 31, 213 (1941).

1902

R. Wood, Philos. Mag. 4, 396 (1902).

Abdulhalim, I.

A. Lahav, M. Auslender, and I. Abdulhalim, Opt. Lett. 33, 2539 (2008).

I. Abdulhalim, M. Auslender, and S. Hava, J. Nanophoton. 1, 011680 (2007).

I. Abdulhalim, Proc. SPIE 6135, 179 (2006).

I. Abdulhalim, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 1, 646 (1999).

Auslender, M.

A. Lahav, M. Auslender, and I. Abdulhalim, Opt. Lett. 33, 2539 (2008).

I. Abdulhalim, M. Auslender, and S. Hava, J. Nanophoton. 1, 011680 (2007).

Black, T. D.

R. Magnusson, S. S. Wang, T. D. Black, and A. Sohn, IEEE Trans. Antennas Propag. 42, 567 (1994).

Brugioni, S.

J. Li, S. T. Wu, S. Brugioni, R. Meucci, and S. Faetti, J. Appl. Phys. 97, 073501 (2005).

Cadilhac, M.

M. Neviere, R. Petit, and M. Cadilhac, Opt. Commun. 9, 48 (1973).

Chang, A. S. P.

A. S. P. Chang, K. J. Morton, P. F. Hua, T. Murphy, S. Y. Wei, and W. Chou, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 1457 (2007).

Chou, W.

A. S. P. Chang, K. J. Morton, P. F. Hua, T. Murphy, S. Y. Wei, and W. Chou, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 1457 (2007).

Clausnitzer, T.

Cooper, M. A.

M. A. Cooper, Nat. Rev. Drug Discovery 1, 515 (2002).

Cunningham, B.

B. Cunningham, P. Li, B. Lin, and J. Pepper, Sens. Actuators B 81, 316 (2002).

Cunningham, B. T.

F. Yang, G. Yen, G. Rasigade, J. A. N. T. Soares, and B. T. Cunningham, Appl. Phys. Lett. 92, 091115 (2008).

F. Yang, G. Yen, and B. T. Cunningham, Appl. Phys. Lett. 90, 261109 (2007).

Destouches, N.

Ding, Y.

R. Magnusson and Y. Ding, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1479 (2006).

Engel, H.

Erdogan, T.

Faetti, S.

J. Li, S. T. Wu, S. Brugioni, R. Meucci, and S. Faetti, J. Appl. Phys. 97, 073501 (2005).

Fano, U.

U. Fano, J. Opt. Soc. Am. A 31, 213 (1941).

Friesem, A. A.

S. Glasberg, A. Sharon, D. Rosenblat, and A. A. Friesem, Opt. Commun. 145, 291 (1998).

A. Sharon, D. Rosenblatt, and A. A. Friesem, J. Opt. Soc. Am. A 14, 2985 (1997).

D. Rosenblatt, A. Sharon, and A. A. Friesem, IEEE J. Quantum Electron. 33, 2038 (1997).

A. Sharon, D. Rosenblatt, A. A. Friesem, H. G. Weber, H. Engel, and R. Steingrueber, Opt. Lett. 21, 1564 (1996).

Glasberg, S.

S. Glasberg, A. Sharon, D. Rosenblat, and A. A. Friesem, Opt. Commun. 145, 291 (1998).

Hava, S.

I. Abdulhalim, M. Auslender, and S. Hava, J. Nanophoton. 1, 011680 (2007).

Hessel, A.

Hua, P. F.

A. S. P. Chang, K. J. Morton, P. F. Hua, T. Murphy, S. Y. Wei, and W. Chou, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 1457 (2007).

Lahav, A.

Li, J.

J. Li, S. T. Wu, S. Brugioni, R. Meucci, and S. Faetti, J. Appl. Phys. 97, 073501 (2005).

Li, P.

B. Cunningham, P. Li, B. Lin, and J. Pepper, Sens. Actuators B 81, 316 (2002).

Lin, B.

B. Cunningham, P. Li, B. Lin, and J. Pepper, Sens. Actuators B 81, 316 (2002).

Liu, H.

D. Wawro, S. Tibuleac, R. Magnusson, and H. Liu, Proc. SPIE 3911, 86 (2000).

Lyndin, N.

Magnusson, R.

R. Magnusson and M. Shokooh-Saremi, Opt. Express 15, 10903 (2007).

R. Magnusson and Y. Ding, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1479 (2006).

P. S. Priambodo, T. A. Maldonado, and R. Magnusson, Appl. Phys. Lett. 83, 3248 (2003).

D. Wawro, S. Tibuleac, R. Magnusson, and H. Liu, Proc. SPIE 3911, 86 (2000).

R. Magnusson, S. S. Wang, T. D. Black, and A. Sohn, IEEE Trans. Antennas Propag. 42, 567 (1994).

R. Magnusson and S. S. Want, Appl. Phys. Lett. 61, 1022 (1992).

Maldonado, T. A.

P. S. Priambodo, T. A. Maldonado, and R. Magnusson, Appl. Phys. Lett. 83, 3248 (2003).

Meriakri, V. V.

V. V. Meriakri, I. P. Nikitin, and M. P. Parkhomenko, Int. J. Infrared Millimeter Waves 17, 1769 (1996).

Meucci, R.

J. Li, S. T. Wu, S. Brugioni, R. Meucci, and S. Faetti, J. Appl. Phys. 97, 073501 (2005).

Morris, G.

Morris, G. M.

Morton, K. J.

A. S. P. Chang, K. J. Morton, P. F. Hua, T. Murphy, S. Y. Wei, and W. Chou, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 1457 (2007).

Murphy, T.

A. S. P. Chang, K. J. Morton, P. F. Hua, T. Murphy, S. Y. Wei, and W. Chou, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 1457 (2007).

Neviere, M.

M. Neviere, R. Petit, and M. Cadilhac, Opt. Commun. 9, 48 (1973).

Nikitin, I. P.

V. V. Meriakri, I. P. Nikitin, and M. P. Parkhomenko, Int. J. Infrared Millimeter Waves 17, 1769 (1996).

Norton, S. M.

Oliner, A. A.

Parkhomenko, M. P.

V. V. Meriakri, I. P. Nikitin, and M. P. Parkhomenko, Int. J. Infrared Millimeter Waves 17, 1769 (1996).

Parriaux, O.

Peng, S.

Pepper, J.

B. Cunningham, P. Li, B. Lin, and J. Pepper, Sens. Actuators B 81, 316 (2002).

Petit, R.

M. Neviere, R. Petit, and M. Cadilhac, Opt. Commun. 9, 48 (1973).

Pommier, J.-C.

Priambodo, P. S.

P. S. Priambodo, T. A. Maldonado, and R. Magnusson, Appl. Phys. Lett. 83, 3248 (2003).

Rasigade, G.

F. Yang, G. Yen, G. Rasigade, J. A. N. T. Soares, and B. T. Cunningham, Appl. Phys. Lett. 92, 091115 (2008).

Rosenblat, D.

S. Glasberg, A. Sharon, D. Rosenblat, and A. A. Friesem, Opt. Commun. 145, 291 (1998).

Rosenblatt, D.

Sharon, A.

S. Glasberg, A. Sharon, D. Rosenblat, and A. A. Friesem, Opt. Commun. 145, 291 (1998).

A. Sharon, D. Rosenblatt, and A. A. Friesem, J. Opt. Soc. Am. A 14, 2985 (1997).

D. Rosenblatt, A. Sharon, and A. A. Friesem, IEEE J. Quantum Electron. 33, 2038 (1997).

A. Sharon, D. Rosenblatt, A. A. Friesem, H. G. Weber, H. Engel, and R. Steingrueber, Opt. Lett. 21, 1564 (1996).

Shokooh-Saremi, M.

Soares, J. A. N. T.

F. Yang, G. Yen, G. Rasigade, J. A. N. T. Soares, and B. T. Cunningham, Appl. Phys. Lett. 92, 091115 (2008).

Sohn, A.

R. Magnusson, S. S. Wang, T. D. Black, and A. Sohn, IEEE Trans. Antennas Propag. 42, 567 (1994).

Steingrueber, R.

Tibuleac, S.

D. Wawro, S. Tibuleac, R. Magnusson, and H. Liu, Proc. SPIE 3911, 86 (2000).

Tonchev, S.

Wang, S. S.

R. Magnusson, S. S. Wang, T. D. Black, and A. Sohn, IEEE Trans. Antennas Propag. 42, 567 (1994).

Want, S. S.

R. Magnusson and S. S. Want, Appl. Phys. Lett. 61, 1022 (1992).

Wawro, D.

D. Wawro, S. Tibuleac, R. Magnusson, and H. Liu, Proc. SPIE 3911, 86 (2000).

Weber, H. G.

Wei, S. Y.

A. S. P. Chang, K. J. Morton, P. F. Hua, T. Murphy, S. Y. Wei, and W. Chou, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 1457 (2007).

Wood, R.

R. Wood, Philos. Mag. 4, 396 (1902).

Wu, S. T.

J. Li, S. T. Wu, S. Brugioni, R. Meucci, and S. Faetti, J. Appl. Phys. 97, 073501 (2005).

Yang, F.

F. Yang, G. Yen, G. Rasigade, J. A. N. T. Soares, and B. T. Cunningham, Appl. Phys. Lett. 92, 091115 (2008).

F. Yang, G. Yen, and B. T. Cunningham, Appl. Phys. Lett. 90, 261109 (2007).

Yen, G.

F. Yang, G. Yen, G. Rasigade, J. A. N. T. Soares, and B. T. Cunningham, Appl. Phys. Lett. 92, 091115 (2008).

F. Yang, G. Yen, and B. T. Cunningham, Appl. Phys. Lett. 90, 261109 (2007).

Appl. Opt.

Appl. Phys. Lett.

P. S. Priambodo, T. A. Maldonado, and R. Magnusson, Appl. Phys. Lett. 83, 3248 (2003).

R. Magnusson and S. S. Want, Appl. Phys. Lett. 61, 1022 (1992).

F. Yang, G. Yen, G. Rasigade, J. A. N. T. Soares, and B. T. Cunningham, Appl. Phys. Lett. 92, 091115 (2008).

F. Yang, G. Yen, and B. T. Cunningham, Appl. Phys. Lett. 90, 261109 (2007).

IEEE J. Quantum Electron.

D. Rosenblatt, A. Sharon, and A. A. Friesem, IEEE J. Quantum Electron. 33, 2038 (1997).

IEEE Photon. Technol. Lett.

A. S. P. Chang, K. J. Morton, P. F. Hua, T. Murphy, S. Y. Wei, and W. Chou, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 1457 (2007).

R. Magnusson and Y. Ding, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1479 (2006).

IEEE Trans. Antennas Propag.

R. Magnusson, S. S. Wang, T. D. Black, and A. Sohn, IEEE Trans. Antennas Propag. 42, 567 (1994).

Int. J. Infrared Millimeter Waves

V. V. Meriakri, I. P. Nikitin, and M. P. Parkhomenko, Int. J. Infrared Millimeter Waves 17, 1769 (1996).

J. Appl. Phys.

J. Li, S. T. Wu, S. Brugioni, R. Meucci, and S. Faetti, J. Appl. Phys. 97, 073501 (2005).

J. Nanophoton.

I. Abdulhalim, M. Auslender, and S. Hava, J. Nanophoton. 1, 011680 (2007).

J. Opt. A: Pure Appl. Opt.

I. Abdulhalim, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 1, 646 (1999).

J. Opt. Soc. Am. A

Nat. Rev. Drug Discovery

M. A. Cooper, Nat. Rev. Drug Discovery 1, 515 (2002).

Opt. Commun.

M. Neviere, R. Petit, and M. Cadilhac, Opt. Commun. 9, 48 (1973).

S. Glasberg, A. Sharon, D. Rosenblat, and A. A. Friesem, Opt. Commun. 145, 291 (1998).

Opt. Express

Opt. Lett.

Philos. Mag.

R. Wood, Philos. Mag. 4, 396 (1902).

Proc. SPIE

D. Wawro, S. Tibuleac, R. Magnusson, and H. Liu, Proc. SPIE 3911, 86 (2000).

I. Abdulhalim, Proc. SPIE 6135, 179 (2006).

Sens. Actuators B

B. Cunningham, P. Li, B. Lin, and J. Pepper, Sens. Actuators B 81, 316 (2002).

Other

M. Neviere, in Electromagnetic Theory of Gratings, R. Petit, (ed.) (Springer-Verlag, Berlin, 1980) Chap. 5.

E. Popov, in Progress in Optics Vol. XXXI, E. Wolf, (ed.) (Elsevier, Amsterdam, 1993) pp. 139-187.

I. Abdulhalim, in Optical Waveguide Sensing and Imaging, NATO Science for Peace and Security Series, W. J. Bock, I. Gannot, and S. Tanev, (eds.) (Springer, New York, 2008).

I. C. Khoo and S. T. Wu, in Optics and Nonlinear Optics of Liquid Crystals (World Scientific, Singapore, 1993).

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.