Abstract

We report the resonant excitation of a fluorescing molecular monolayer applied to a periodic array of subwavelength apertures in a metal film. The peak fluorescence occurs under conditions of maximum transmission of the excitation light, which indicates strong enhancement of the incident light within the apertures under resonant conditions. Fluorescence output normalized to the aperture fill fraction is enhanced by nearly 40 times, and the rate of photobleaching is increased by approximately a factor of 2, suggesting an increase in the fluorescence yield.

© 2003 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. T. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).
    [CrossRef]
  2. H. F. Ghaemi, T. Thio, D. E. Grupp, T. W. Ebbesen, and H. J. Lezec, Phys. Rev. B 58, 6779 (1998).
    [CrossRef]
  3. T. J. Kim, T. Thio, T. W. Ebbesen, D. E. Grupp, and H. J. Lezec, Opt. Lett. 24, 256 (1999).
    [CrossRef]
  4. T. Thio, H. F. Ghaemi, H. J. Lezec, P. A. Wolff, and T. W. Ebbesen, J. Opt. Soc. Am. B 16, 1743 (1999).
    [CrossRef]
  5. R. Wannemacher, Opt. Commun. 195, 107 (2001).
    [CrossRef]
  6. L. Salomon, F. Grillot, A. V. Zayats, and F. Fornel, Phys. Rev. Lett. 86, 1110 (2001).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, K. M. Pellerin, T. Thio, J. B. Pendry, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 86, 1114 (2001).
    [CrossRef]
  8. A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2002).
    [CrossRef]
  9. I. Avrutsky, Y. Zhao, and V. Kochergin, Opt. Lett. 25, 595 (2000).
    [CrossRef]
  10. A. K. Sarychev, V. A. Podolskiy, A. M. Dykhne, and V. M. Shalaev, IEEE J. Quantum. Electron. 38, 956 (2002).
    [CrossRef]
  11. S. W. P. Turner, M. Levene, J. Korlach, W. W. Webb, and H. G. Craighead, in Micro Total Analysis Systems 2001, J. M. Ramsey and A. van den Berg, eds. (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 2001), p. 259.
    [CrossRef]
  12. D. Kleppner, Phys. Rev. Lett. 47, 233 (1981).
    [CrossRef]
  13. M. D. Barnes, W. B. Whitten, and J. M. Ramsey, J. Opt. Soc. Am. B 11, 1297 (1994).
    [CrossRef]
  14. S. Blair and Y. Chen, Appl. Opt. 40, 570 (2001).
    [CrossRef]

2002 (2)

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2002).
[CrossRef]

A. K. Sarychev, V. A. Podolskiy, A. M. Dykhne, and V. M. Shalaev, IEEE J. Quantum. Electron. 38, 956 (2002).
[CrossRef]

2001 (4)

R. Wannemacher, Opt. Commun. 195, 107 (2001).
[CrossRef]

L. Salomon, F. Grillot, A. V. Zayats, and F. Fornel, Phys. Rev. Lett. 86, 1110 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, K. M. Pellerin, T. Thio, J. B. Pendry, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 86, 1114 (2001).
[CrossRef]

S. Blair and Y. Chen, Appl. Opt. 40, 570 (2001).
[CrossRef]

2000 (1)

1999 (2)

1998 (2)

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

H. F. Ghaemi, T. Thio, D. E. Grupp, T. W. Ebbesen, and H. J. Lezec, Phys. Rev. B 58, 6779 (1998).
[CrossRef]

1994 (1)

1981 (1)

D. Kleppner, Phys. Rev. Lett. 47, 233 (1981).
[CrossRef]

Avrutsky, I.

Barnes, M. D.

Blair, S.

Chen, Y.

Craighead, H. G.

S. W. P. Turner, M. Levene, J. Korlach, W. W. Webb, and H. G. Craighead, in Micro Total Analysis Systems 2001, J. M. Ramsey and A. van den Berg, eds. (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 2001), p. 259.
[CrossRef]

Dykhne, A. M.

A. K. Sarychev, V. A. Podolskiy, A. M. Dykhne, and V. M. Shalaev, IEEE J. Quantum. Electron. 38, 956 (2002).
[CrossRef]

Ebbesen, T.

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

Ebbesen, T. W.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2002).
[CrossRef]

L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, K. M. Pellerin, T. Thio, J. B. Pendry, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 86, 1114 (2001).
[CrossRef]

T. J. Kim, T. Thio, T. W. Ebbesen, D. E. Grupp, and H. J. Lezec, Opt. Lett. 24, 256 (1999).
[CrossRef]

T. Thio, H. F. Ghaemi, H. J. Lezec, P. A. Wolff, and T. W. Ebbesen, J. Opt. Soc. Am. B 16, 1743 (1999).
[CrossRef]

H. F. Ghaemi, T. Thio, D. E. Grupp, T. W. Ebbesen, and H. J. Lezec, Phys. Rev. B 58, 6779 (1998).
[CrossRef]

Fornel, F.

L. Salomon, F. Grillot, A. V. Zayats, and F. Fornel, Phys. Rev. Lett. 86, 1110 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Garcia-Vidal, F. J.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2002).
[CrossRef]

L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, K. M. Pellerin, T. Thio, J. B. Pendry, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 86, 1114 (2001).
[CrossRef]

Ghaemi, H. F.

T. Thio, H. F. Ghaemi, H. J. Lezec, P. A. Wolff, and T. W. Ebbesen, J. Opt. Soc. Am. B 16, 1743 (1999).
[CrossRef]

H. F. Ghaemi, T. Thio, D. E. Grupp, T. W. Ebbesen, and H. J. Lezec, Phys. Rev. B 58, 6779 (1998).
[CrossRef]

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

Grillot, F.

L. Salomon, F. Grillot, A. V. Zayats, and F. Fornel, Phys. Rev. Lett. 86, 1110 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Grupp, D. E.

T. J. Kim, T. Thio, T. W. Ebbesen, D. E. Grupp, and H. J. Lezec, Opt. Lett. 24, 256 (1999).
[CrossRef]

H. F. Ghaemi, T. Thio, D. E. Grupp, T. W. Ebbesen, and H. J. Lezec, Phys. Rev. B 58, 6779 (1998).
[CrossRef]

Kim, T. J.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2002).
[CrossRef]

T. J. Kim, T. Thio, T. W. Ebbesen, D. E. Grupp, and H. J. Lezec, Opt. Lett. 24, 256 (1999).
[CrossRef]

Kleppner, D.

D. Kleppner, Phys. Rev. Lett. 47, 233 (1981).
[CrossRef]

Kochergin, V.

Korlach, J.

S. W. P. Turner, M. Levene, J. Korlach, W. W. Webb, and H. G. Craighead, in Micro Total Analysis Systems 2001, J. M. Ramsey and A. van den Berg, eds. (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 2001), p. 259.
[CrossRef]

Krishnan, A.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2002).
[CrossRef]

Levene, M.

S. W. P. Turner, M. Levene, J. Korlach, W. W. Webb, and H. G. Craighead, in Micro Total Analysis Systems 2001, J. M. Ramsey and A. van den Berg, eds. (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 2001), p. 259.
[CrossRef]

Lezec, H. J.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2002).
[CrossRef]

L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, K. M. Pellerin, T. Thio, J. B. Pendry, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 86, 1114 (2001).
[CrossRef]

T. J. Kim, T. Thio, T. W. Ebbesen, D. E. Grupp, and H. J. Lezec, Opt. Lett. 24, 256 (1999).
[CrossRef]

T. Thio, H. F. Ghaemi, H. J. Lezec, P. A. Wolff, and T. W. Ebbesen, J. Opt. Soc. Am. B 16, 1743 (1999).
[CrossRef]

H. F. Ghaemi, T. Thio, D. E. Grupp, T. W. Ebbesen, and H. J. Lezec, Phys. Rev. B 58, 6779 (1998).
[CrossRef]

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

Martin-Moreno, L.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2002).
[CrossRef]

L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, K. M. Pellerin, T. Thio, J. B. Pendry, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 86, 1114 (2001).
[CrossRef]

Pellerin, K. M.

L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, K. M. Pellerin, T. Thio, J. B. Pendry, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 86, 1114 (2001).
[CrossRef]

Pendry, J. B.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2002).
[CrossRef]

L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, K. M. Pellerin, T. Thio, J. B. Pendry, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 86, 1114 (2001).
[CrossRef]

Podolskiy, V. A.

A. K. Sarychev, V. A. Podolskiy, A. M. Dykhne, and V. M. Shalaev, IEEE J. Quantum. Electron. 38, 956 (2002).
[CrossRef]

Ramsey, J. M.

Salomon, L.

L. Salomon, F. Grillot, A. V. Zayats, and F. Fornel, Phys. Rev. Lett. 86, 1110 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Sarychev, A. K.

A. K. Sarychev, V. A. Podolskiy, A. M. Dykhne, and V. M. Shalaev, IEEE J. Quantum. Electron. 38, 956 (2002).
[CrossRef]

Shalaev, V. M.

A. K. Sarychev, V. A. Podolskiy, A. M. Dykhne, and V. M. Shalaev, IEEE J. Quantum. Electron. 38, 956 (2002).
[CrossRef]

Thio, T.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2002).
[CrossRef]

L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, K. M. Pellerin, T. Thio, J. B. Pendry, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 86, 1114 (2001).
[CrossRef]

T. J. Kim, T. Thio, T. W. Ebbesen, D. E. Grupp, and H. J. Lezec, Opt. Lett. 24, 256 (1999).
[CrossRef]

T. Thio, H. F. Ghaemi, H. J. Lezec, P. A. Wolff, and T. W. Ebbesen, J. Opt. Soc. Am. B 16, 1743 (1999).
[CrossRef]

H. F. Ghaemi, T. Thio, D. E. Grupp, T. W. Ebbesen, and H. J. Lezec, Phys. Rev. B 58, 6779 (1998).
[CrossRef]

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

Turner, S. W. P.

S. W. P. Turner, M. Levene, J. Korlach, W. W. Webb, and H. G. Craighead, in Micro Total Analysis Systems 2001, J. M. Ramsey and A. van den Berg, eds. (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 2001), p. 259.
[CrossRef]

Wannemacher, R.

R. Wannemacher, Opt. Commun. 195, 107 (2001).
[CrossRef]

Webb, W. W.

S. W. P. Turner, M. Levene, J. Korlach, W. W. Webb, and H. G. Craighead, in Micro Total Analysis Systems 2001, J. M. Ramsey and A. van den Berg, eds. (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 2001), p. 259.
[CrossRef]

Whitten, W. B.

Wolff, P. A.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2002).
[CrossRef]

T. Thio, H. F. Ghaemi, H. J. Lezec, P. A. Wolff, and T. W. Ebbesen, J. Opt. Soc. Am. B 16, 1743 (1999).
[CrossRef]

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

Zayats, A. V.

L. Salomon, F. Grillot, A. V. Zayats, and F. Fornel, Phys. Rev. Lett. 86, 1110 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Zhao, Y.

Appl. Opt. (1)

IEEE J. Quantum. Electron. (1)

A. K. Sarychev, V. A. Podolskiy, A. M. Dykhne, and V. M. Shalaev, IEEE J. Quantum. Electron. 38, 956 (2002).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (2)

Nature (1)

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

Opt. Commun. (2)

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2002).
[CrossRef]

R. Wannemacher, Opt. Commun. 195, 107 (2001).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. B (1)

H. F. Ghaemi, T. Thio, D. E. Grupp, T. W. Ebbesen, and H. J. Lezec, Phys. Rev. B 58, 6779 (1998).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (3)

D. Kleppner, Phys. Rev. Lett. 47, 233 (1981).
[CrossRef]

L. Salomon, F. Grillot, A. V. Zayats, and F. Fornel, Phys. Rev. Lett. 86, 1110 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, K. M. Pellerin, T. Thio, J. B. Pendry, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 86, 1114 (2001).
[CrossRef]

Other (1)

S. W. P. Turner, M. Levene, J. Korlach, W. W. Webb, and H. G. Craighead, in Micro Total Analysis Systems 2001, J. M. Ramsey and A. van den Berg, eds. (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 2001), p. 259.
[CrossRef]

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.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

Experimental setup and scanning electron microscope (SEM) image of sample.

Fig. 2
Fig. 2

Sample geometries used for the fluorescence measurements: (a) uncoated aperture arrays, (b) coated uniform metal surfaces, (c) coated aperture arrays.

Fig. 3
Fig. 3

Transmission measurements for coated samples with 1µm aperture spacing: (a) 100-nm diameter, (b) 150-nm diameter.

Fig. 4
Fig. 4

Fluorescence measurements for coated samples with 1µm aperture spacing: (a) 100-nm diameter, (b) 150-nm diameter.

Metrics