Abstract

Two types of double-sided nanostructure, one possessing a slit aperture with parallel grooves and the other possessing a circular aperture with concentric grooves, were fabricated to examine the similarities and differences of their diffraction behavior in one-dimensional (1-D) and two-dimensional (2-D) nanostructures. Based on the projection-slice theory, we conjecture that the surface plasmons in these two different nano - scale grooves possess similar modes. A localized surface plasmon (LSP) was used to examine the transmission characteristics induced by the apertures. The transmission characteristics of the slitted nanostructure and the circular nanostructure aperture were then measured. We coupled the transmission spectra measured from these two apertures with a 1-D parallel groove transmission curve simulated by a 1-D rigorous coupled wave analysis. Measured spectra results show reasonable agreement with the simulated data. We propose that the apparent blueshift observed in the peak frequency of a 2-D nanostructure is due to the difference in the shape of the aperture and the spot transmission characteristics of 1-D and 2-D systems as induced by a LSP.

© 2006 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. H. A. Bethe, Phys. Rev. 66, 163 (1944).
    [CrossRef]
  2. T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).
    [CrossRef]
  3. H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, A. Degiron, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 90, 167401 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. T. Thio, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, K. M. Pellerin, G. D. Lewen, A. Nahata, and R. A. Linke, Nanotechnology 13, 429 (2002).
    [CrossRef]
  6. T. Thio, K. M. Pellerin, and R. A. Linke, Opt. Lett. 26, 1972 (2001).
    [CrossRef]
  7. T. Ishi, J. Fujikata, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 170 (2005).
    [CrossRef]
  8. W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Nature 424, 824 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. T. Thio, H. J. Lezec, and T. W. Ebbesen, Physica B 279, 90 (2000).
    [CrossRef]
  10. C. K. Lee, C. L. Lin, D. Z. Lin, T. D. Cheng, C. K. Chang, L. B. Yu, and C. S. Yeh, Mater. Sci. Forum 505-507, 1 (2006).
    [CrossRef]
  11. A. Degiron and T. W. Ebbesen, Opt. Express 12, 3694 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, and L. Martin-Moreno, Phys. Rev. Lett. 90, 213901 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. A. Degiron, H. J. Lezec, N. Yamamoto, and T. W. Ebbesen, Opt. Commun. 239, 61 (2004).
    [CrossRef]
  14. A. Degiron and T. W. Ebbesen, J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 7, S90 (2005).
    [CrossRef]
  15. M. G. Moharam and T. K. Gaylord, J. Opt. Soc. Am. A 3, 1780 (1986).
    [CrossRef]
  16. E. D. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids (Academic, 1985).
  17. L. B. Yu, D. Z. Lin, Y. C. Chen, Y. C. Chang, K. T. Huang, J. W. Liaw, J. T. Yeh, J. M. Liu, C. S. Yeh, and C. K. Lee, Phys. Rev. B 71, 041405 (2005).
    [CrossRef]
  18. R. N. Bracewell, Fourier Transform and Its Applications (McGraw-Hill, 2000).

2006

C. K. Lee, C. L. Lin, D. Z. Lin, T. D. Cheng, C. K. Chang, L. B. Yu, and C. S. Yeh, Mater. Sci. Forum 505-507, 1 (2006).
[CrossRef]

2005

T. Ishi, J. Fujikata, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 170 (2005).
[CrossRef]

A. Degiron and T. W. Ebbesen, J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 7, S90 (2005).
[CrossRef]

L. B. Yu, D. Z. Lin, Y. C. Chen, Y. C. Chang, K. T. Huang, J. W. Liaw, J. T. Yeh, J. M. Liu, C. S. Yeh, and C. K. Lee, Phys. Rev. B 71, 041405 (2005).
[CrossRef]

2004

A. Degiron, H. J. Lezec, N. Yamamoto, and T. W. Ebbesen, Opt. Commun. 239, 61 (2004).
[CrossRef]

A. Degiron and T. W. Ebbesen, Opt. Express 12, 3694 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

2003

W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Nature 424, 824 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, and L. Martin-Moreno, Phys. Rev. Lett. 90, 213901 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, A. Degiron, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 90, 167401 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

2002

T. Thio, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, K. M. Pellerin, G. D. Lewen, A. Nahata, and R. A. Linke, Nanotechnology 13, 429 (2002).
[CrossRef]

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

2001

2000

T. Thio, H. J. Lezec, and T. W. Ebbesen, Physica B 279, 90 (2000).
[CrossRef]

1998

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

1986

1944

H. A. Bethe, Phys. Rev. 66, 163 (1944).
[CrossRef]

Barnes, W. L.

W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Nature 424, 824 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Bethe, H. A.

H. A. Bethe, Phys. Rev. 66, 163 (1944).
[CrossRef]

Bracewell, R. N.

R. N. Bracewell, Fourier Transform and Its Applications (McGraw-Hill, 2000).

Chang, C. K.

C. K. Lee, C. L. Lin, D. Z. Lin, T. D. Cheng, C. K. Chang, L. B. Yu, and C. S. Yeh, Mater. Sci. Forum 505-507, 1 (2006).
[CrossRef]

Chang, Y. C.

L. B. Yu, D. Z. Lin, Y. C. Chen, Y. C. Chang, K. T. Huang, J. W. Liaw, J. T. Yeh, J. M. Liu, C. S. Yeh, and C. K. Lee, Phys. Rev. B 71, 041405 (2005).
[CrossRef]

Chen, Y. C.

L. B. Yu, D. Z. Lin, Y. C. Chen, Y. C. Chang, K. T. Huang, J. W. Liaw, J. T. Yeh, J. M. Liu, C. S. Yeh, and C. K. Lee, Phys. Rev. B 71, 041405 (2005).
[CrossRef]

Cheng, T. D.

C. K. Lee, C. L. Lin, D. Z. Lin, T. D. Cheng, C. K. Chang, L. B. Yu, and C. S. Yeh, Mater. Sci. Forum 505-507, 1 (2006).
[CrossRef]

Degiron, A.

A. Degiron and T. W. Ebbesen, J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 7, S90 (2005).
[CrossRef]

A. Degiron, H. J. Lezec, N. Yamamoto, and T. W. Ebbesen, Opt. Commun. 239, 61 (2004).
[CrossRef]

A. Degiron and T. W. Ebbesen, Opt. Express 12, 3694 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, A. Degiron, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 90, 167401 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Dereux, A.

W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Nature 424, 824 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Devaux, E.

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Ebbesen, T. W.

A. Degiron and T. W. Ebbesen, J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 7, S90 (2005).
[CrossRef]

A. Degiron and T. W. Ebbesen, Opt. Express 12, 3694 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

A. Degiron, H. J. Lezec, N. Yamamoto, and T. W. Ebbesen, Opt. Commun. 239, 61 (2004).
[CrossRef]

W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Nature 424, 824 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, A. Degiron, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 90, 167401 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, and L. Martin-Moreno, Phys. Rev. Lett. 90, 213901 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

T. Thio, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, K. M. Pellerin, G. D. Lewen, A. Nahata, and R. A. Linke, Nanotechnology 13, 429 (2002).
[CrossRef]

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

T. Thio, H. J. Lezec, and T. W. Ebbesen, Physica B 279, 90 (2000).
[CrossRef]

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

Fujikata, J.

T. Ishi, J. Fujikata, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 170 (2005).
[CrossRef]

Garcia-Vidal, F. J.

F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, and L. Martin-Moreno, Phys. Rev. Lett. 90, 213901 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, A. Degiron, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 90, 167401 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Gaylord, T. K.

Ghaemi, H. F.

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

Huang, K. T.

L. B. Yu, D. Z. Lin, Y. C. Chen, Y. C. Chang, K. T. Huang, J. W. Liaw, J. T. Yeh, J. M. Liu, C. S. Yeh, and C. K. Lee, Phys. Rev. B 71, 041405 (2005).
[CrossRef]

Ishi, T.

T. Ishi, J. Fujikata, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 170 (2005).
[CrossRef]

Lee, C. K.

C. K. Lee, C. L. Lin, D. Z. Lin, T. D. Cheng, C. K. Chang, L. B. Yu, and C. S. Yeh, Mater. Sci. Forum 505-507, 1 (2006).
[CrossRef]

L. B. Yu, D. Z. Lin, Y. C. Chen, Y. C. Chang, K. T. Huang, J. W. Liaw, J. T. Yeh, J. M. Liu, C. S. Yeh, and C. K. Lee, Phys. Rev. B 71, 041405 (2005).
[CrossRef]

Lewen, G. D.

T. Thio, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, K. M. Pellerin, G. D. Lewen, A. Nahata, and R. A. Linke, Nanotechnology 13, 429 (2002).
[CrossRef]

Lezec, H. J.

A. Degiron, H. J. Lezec, N. Yamamoto, and T. W. Ebbesen, Opt. Commun. 239, 61 (2004).
[CrossRef]

F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, and L. Martin-Moreno, Phys. Rev. Lett. 90, 213901 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, A. Degiron, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 90, 167401 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

T. Thio, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, K. M. Pellerin, G. D. Lewen, A. Nahata, and R. A. Linke, Nanotechnology 13, 429 (2002).
[CrossRef]

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

T. Thio, H. J. Lezec, and T. W. Ebbesen, Physica B 279, 90 (2000).
[CrossRef]

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

Liaw, J. W.

L. B. Yu, D. Z. Lin, Y. C. Chen, Y. C. Chang, K. T. Huang, J. W. Liaw, J. T. Yeh, J. M. Liu, C. S. Yeh, and C. K. Lee, Phys. Rev. B 71, 041405 (2005).
[CrossRef]

Lin, C. L.

C. K. Lee, C. L. Lin, D. Z. Lin, T. D. Cheng, C. K. Chang, L. B. Yu, and C. S. Yeh, Mater. Sci. Forum 505-507, 1 (2006).
[CrossRef]

Lin, D. Z.

C. K. Lee, C. L. Lin, D. Z. Lin, T. D. Cheng, C. K. Chang, L. B. Yu, and C. S. Yeh, Mater. Sci. Forum 505-507, 1 (2006).
[CrossRef]

L. B. Yu, D. Z. Lin, Y. C. Chen, Y. C. Chang, K. T. Huang, J. W. Liaw, J. T. Yeh, J. M. Liu, C. S. Yeh, and C. K. Lee, Phys. Rev. B 71, 041405 (2005).
[CrossRef]

Linke, R. A.

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

T. Thio, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, K. M. Pellerin, G. D. Lewen, A. Nahata, and R. A. Linke, Nanotechnology 13, 429 (2002).
[CrossRef]

T. Thio, K. M. Pellerin, and R. A. Linke, Opt. Lett. 26, 1972 (2001).
[CrossRef]

Liu, J. M.

L. B. Yu, D. Z. Lin, Y. C. Chen, Y. C. Chang, K. T. Huang, J. W. Liaw, J. T. Yeh, J. M. Liu, C. S. Yeh, and C. K. Lee, Phys. Rev. B 71, 041405 (2005).
[CrossRef]

Martin-Moreno, L.

L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, A. Degiron, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 90, 167401 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, and L. Martin-Moreno, Phys. Rev. Lett. 90, 213901 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Moharam, M. G.

Nahata, A.

T. Thio, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, K. M. Pellerin, G. D. Lewen, A. Nahata, and R. A. Linke, Nanotechnology 13, 429 (2002).
[CrossRef]

Ohashi, K.

T. Ishi, J. Fujikata, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 170 (2005).
[CrossRef]

Palik, E. D.

E. D. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids (Academic, 1985).

Pellerin, K. M.

T. Thio, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, K. M. Pellerin, G. D. Lewen, A. Nahata, and R. A. Linke, Nanotechnology 13, 429 (2002).
[CrossRef]

T. Thio, K. M. Pellerin, and R. A. Linke, Opt. Lett. 26, 1972 (2001).
[CrossRef]

Thio, T.

T. Thio, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, K. M. Pellerin, G. D. Lewen, A. Nahata, and R. A. Linke, Nanotechnology 13, 429 (2002).
[CrossRef]

T. Thio, K. M. Pellerin, and R. A. Linke, Opt. Lett. 26, 1972 (2001).
[CrossRef]

T. Thio, H. J. Lezec, and T. W. Ebbesen, Physica B 279, 90 (2000).
[CrossRef]

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

Wolff, P. A.

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

Yamamoto, N.

A. Degiron, H. J. Lezec, N. Yamamoto, and T. W. Ebbesen, Opt. Commun. 239, 61 (2004).
[CrossRef]

Yeh, C. S.

C. K. Lee, C. L. Lin, D. Z. Lin, T. D. Cheng, C. K. Chang, L. B. Yu, and C. S. Yeh, Mater. Sci. Forum 505-507, 1 (2006).
[CrossRef]

L. B. Yu, D. Z. Lin, Y. C. Chen, Y. C. Chang, K. T. Huang, J. W. Liaw, J. T. Yeh, J. M. Liu, C. S. Yeh, and C. K. Lee, Phys. Rev. B 71, 041405 (2005).
[CrossRef]

Yeh, J. T.

L. B. Yu, D. Z. Lin, Y. C. Chen, Y. C. Chang, K. T. Huang, J. W. Liaw, J. T. Yeh, J. M. Liu, C. S. Yeh, and C. K. Lee, Phys. Rev. B 71, 041405 (2005).
[CrossRef]

Yu, L. B.

C. K. Lee, C. L. Lin, D. Z. Lin, T. D. Cheng, C. K. Chang, L. B. Yu, and C. S. Yeh, Mater. Sci. Forum 505-507, 1 (2006).
[CrossRef]

L. B. Yu, D. Z. Lin, Y. C. Chen, Y. C. Chang, K. T. Huang, J. W. Liaw, J. T. Yeh, J. M. Liu, C. S. Yeh, and C. K. Lee, Phys. Rev. B 71, 041405 (2005).
[CrossRef]

J. Opt. A, Pure Appl. Opt.

A. Degiron and T. W. Ebbesen, J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 7, S90 (2005).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. A

Jpn. J. Appl. Phys.

T. Ishi, J. Fujikata, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 170 (2005).
[CrossRef]

Mater. Sci. Forum

C. K. Lee, C. L. Lin, D. Z. Lin, T. D. Cheng, C. K. Chang, L. B. Yu, and C. S. Yeh, Mater. Sci. Forum 505-507, 1 (2006).
[CrossRef]

Nanotechnology

T. Thio, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, K. M. Pellerin, G. D. Lewen, A. Nahata, and R. A. Linke, Nanotechnology 13, 429 (2002).
[CrossRef]

Nature

W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Nature 424, 824 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

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

Opt. Commun.

A. Degiron, H. J. Lezec, N. Yamamoto, and T. W. Ebbesen, Opt. Commun. 239, 61 (2004).
[CrossRef]

Opt. Express

Opt. Lett.

Phys. Rev.

H. A. Bethe, Phys. Rev. 66, 163 (1944).
[CrossRef]

Phys. Rev. B

L. B. Yu, D. Z. Lin, Y. C. Chen, Y. C. Chang, K. T. Huang, J. W. Liaw, J. T. Yeh, J. M. Liu, C. S. Yeh, and C. K. Lee, Phys. Rev. B 71, 041405 (2005).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett.

L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, A. Degiron, and T. W. Ebbesen, Phys. Rev. Lett. 90, 167401 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

F. J. Garcia-Vidal, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, and L. Martin-Moreno, Phys. Rev. Lett. 90, 213901 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Physica B

T. Thio, H. J. Lezec, and T. W. Ebbesen, Physica B 279, 90 (2000).
[CrossRef]

Science

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Other

R. N. Bracewell, Fourier Transform and Its Applications (McGraw-Hill, 2000).

E. D. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids (Academic, 1985).

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 (3)

Fig. 1
Fig. 1

Fabricating nanostructures by using FIB: (a) 2-D structure, (b) 1-D structure, (c) single 200 nm diameter hole, (d) single 100 nm wide and 10 μ m long slit.

Fig. 2
Fig. 2

Transmission spectra and L o intensity of light source: (a) 1-D and 2-D structure systems (the two dashed curves are the results of simulation and experimental data) and (b) single hole and single slit (the direction of each arrow identifies the corresponding axis of each curve).

Fig. 3
Fig. 3

Reflection and transmission spectra at the incident side.

Equations (2)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

K sp = K incident ± n K nanostructure .
I = f in T f out ,

Metrics