Abstract

We investigate the light transmission properties of double-overlapped annular apertures in a silver film with the three-dimensional finite-difference time-domain method. It has been found that the transmission peaks are attributed to the localized surface plasmon resonance (LSPR) of nanocavities and the surface plasmon polaritons (SPPs) of the nanoparticles. The peaks of the LSPR are blueshifted when the overlapping distance is increased. Moreover, a Fano-type resonance appears in the transmitted spectral response with an appropriate overlapping distance, which is elucidated as the hybridization results of the SPPs of the nanoparticles. The number and position of the Fano resonance can be tuned through varying the overlapping distance and other geometric parameters.

© 2011 Optical Society of America

Full Article  |  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).
    [CrossRef]
  2. F. J. García-Vidal, L. Martin-Moreno, T. W. Ebbesen, and L. Kuipers, Rev. Mod. Phys. 82, 729 (2010).
    [CrossRef]
  3. K. J. Klein Koerkamp, S. Enoch, F. B. Segerink, N. F. van Hulst, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 92, 183901 (2004).
    [CrossRef]
  4. S. G. Rodrigo, F. J. García-Vidal, and L. Martín-Moreno, Phys. Rev. B 77, 075401 (2008).
    [CrossRef]
  5. F. I. Baida and D. V. Labeke, Phys. Rev. B 67, 155314 (2003).
    [CrossRef]
  6. J. Salvi, M. Roussey, F. I. Baida, M.-P. Bernal, A. Mussot, T. Sylvestre, H. Maillotte, D. Van Labeke, A. Perentes, I. Utke, C. Sandu, P. Hoffmann, and B. Dwir, Opt. Lett. 30, 1611 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. W. Fan, S. Zhang, K. J. Malloy, and S. R. J. Brueck, Opt. Express 13, 4406 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. S. M. Orbons, A. Roberts, D. N. Jamieson, and M. I. Haftel, C. Schlockermann, D. Freeman, and B. Luther-Davies, Appl. Phys. Lett. 90, 251107 (2007).
    [CrossRef]
  9. E. J. A. Kroekenstoel, E. Verhagen, R. J. Walters, L. Kuipers, and A. Polman, Appl. Phys. Lett. 95, 263106 (2009).
    [CrossRef]
  10. S. Iyer, S. Popov, and A. T. Friberg, Opt. Express 18, 193(2009).
    [CrossRef]
  11. A. Lesuffleur, H. Im, N. C. Lindquist, and S.-H. Oh, Appl. Phys. Lett. 90, 243110 (2007).
    [CrossRef]
  12. E. Prodan, C. Radloff, N. J. Halas, and P. Nordlander, Science 302, 419 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. B. Luk’yanchuk, N. I. Zheludev, S. A. Marier, N. J. Halas, P. Nordlander, H. Giessen, and C. T. Chong, Nat. Mater. 9, 707 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. M. Hentschel, M. Saliba, R. Vogelgesang, H. Giessen, A. P. Alivisatos, and N. Liu, Nano Lett. 10, 2721 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]

2010 (3)

F. J. García-Vidal, L. Martin-Moreno, T. W. Ebbesen, and L. Kuipers, Rev. Mod. Phys. 82, 729 (2010).
[CrossRef]

B. Luk’yanchuk, N. I. Zheludev, S. A. Marier, N. J. Halas, P. Nordlander, H. Giessen, and C. T. Chong, Nat. Mater. 9, 707 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

M. Hentschel, M. Saliba, R. Vogelgesang, H. Giessen, A. P. Alivisatos, and N. Liu, Nano Lett. 10, 2721 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

2009 (2)

E. J. A. Kroekenstoel, E. Verhagen, R. J. Walters, L. Kuipers, and A. Polman, Appl. Phys. Lett. 95, 263106 (2009).
[CrossRef]

S. Iyer, S. Popov, and A. T. Friberg, Opt. Express 18, 193(2009).
[CrossRef]

2008 (1)

S. G. Rodrigo, F. J. García-Vidal, and L. Martín-Moreno, Phys. Rev. B 77, 075401 (2008).
[CrossRef]

2007 (2)

S. M. Orbons, A. Roberts, D. N. Jamieson, and M. I. Haftel, C. Schlockermann, D. Freeman, and B. Luther-Davies, Appl. Phys. Lett. 90, 251107 (2007).
[CrossRef]

A. Lesuffleur, H. Im, N. C. Lindquist, and S.-H. Oh, Appl. Phys. Lett. 90, 243110 (2007).
[CrossRef]

2005 (2)

2004 (1)

K. J. Klein Koerkamp, S. Enoch, F. B. Segerink, N. F. van Hulst, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 92, 183901 (2004).
[CrossRef]

2003 (2)

F. I. Baida and D. V. Labeke, Phys. Rev. B 67, 155314 (2003).
[CrossRef]

E. Prodan, C. Radloff, N. J. Halas, and P. Nordlander, Science 302, 419 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

1998 (1)

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

Alivisatos, A. P.

M. Hentschel, M. Saliba, R. Vogelgesang, H. Giessen, A. P. Alivisatos, and N. Liu, Nano Lett. 10, 2721 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Baida, F. I.

Bernal, M.-P.

Brueck, S. R. J.

Chong, C. T.

B. Luk’yanchuk, N. I. Zheludev, S. A. Marier, N. J. Halas, P. Nordlander, H. Giessen, and C. T. Chong, Nat. Mater. 9, 707 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Dwir, B.

Ebbesen, T. W.

F. J. García-Vidal, L. Martin-Moreno, T. W. Ebbesen, and L. Kuipers, Rev. Mod. Phys. 82, 729 (2010).
[CrossRef]

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

Enoch, S.

K. J. Klein Koerkamp, S. Enoch, F. B. Segerink, N. F. van Hulst, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 92, 183901 (2004).
[CrossRef]

Fan, W.

Freeman, D.

S. M. Orbons, A. Roberts, D. N. Jamieson, and M. I. Haftel, C. Schlockermann, D. Freeman, and B. Luther-Davies, Appl. Phys. Lett. 90, 251107 (2007).
[CrossRef]

Friberg, A. T.

García-Vidal, F. J.

F. J. García-Vidal, L. Martin-Moreno, T. W. Ebbesen, and L. Kuipers, Rev. Mod. Phys. 82, 729 (2010).
[CrossRef]

S. G. Rodrigo, F. J. García-Vidal, and L. Martín-Moreno, Phys. Rev. B 77, 075401 (2008).
[CrossRef]

Ghaemi, H. F.

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

Giessen, H.

B. Luk’yanchuk, N. I. Zheludev, S. A. Marier, N. J. Halas, P. Nordlander, H. Giessen, and C. T. Chong, Nat. Mater. 9, 707 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

M. Hentschel, M. Saliba, R. Vogelgesang, H. Giessen, A. P. Alivisatos, and N. Liu, Nano Lett. 10, 2721 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Haftel, M. I.

S. M. Orbons, A. Roberts, D. N. Jamieson, and M. I. Haftel, C. Schlockermann, D. Freeman, and B. Luther-Davies, Appl. Phys. Lett. 90, 251107 (2007).
[CrossRef]

Halas, N. J.

B. Luk’yanchuk, N. I. Zheludev, S. A. Marier, N. J. Halas, P. Nordlander, H. Giessen, and C. T. Chong, Nat. Mater. 9, 707 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

E. Prodan, C. Radloff, N. J. Halas, and P. Nordlander, Science 302, 419 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Hentschel, M.

M. Hentschel, M. Saliba, R. Vogelgesang, H. Giessen, A. P. Alivisatos, and N. Liu, Nano Lett. 10, 2721 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Hoffmann, P.

Im, H.

A. Lesuffleur, H. Im, N. C. Lindquist, and S.-H. Oh, Appl. Phys. Lett. 90, 243110 (2007).
[CrossRef]

Iyer, S.

Jamieson, D. N.

S. M. Orbons, A. Roberts, D. N. Jamieson, and M. I. Haftel, C. Schlockermann, D. Freeman, and B. Luther-Davies, Appl. Phys. Lett. 90, 251107 (2007).
[CrossRef]

Klein Koerkamp, K. J.

K. J. Klein Koerkamp, S. Enoch, F. B. Segerink, N. F. van Hulst, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 92, 183901 (2004).
[CrossRef]

Kroekenstoel, E. J. A.

E. J. A. Kroekenstoel, E. Verhagen, R. J. Walters, L. Kuipers, and A. Polman, Appl. Phys. Lett. 95, 263106 (2009).
[CrossRef]

Kuipers, L.

F. J. García-Vidal, L. Martin-Moreno, T. W. Ebbesen, and L. Kuipers, Rev. Mod. Phys. 82, 729 (2010).
[CrossRef]

E. J. A. Kroekenstoel, E. Verhagen, R. J. Walters, L. Kuipers, and A. Polman, Appl. Phys. Lett. 95, 263106 (2009).
[CrossRef]

K. J. Klein Koerkamp, S. Enoch, F. B. Segerink, N. F. van Hulst, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 92, 183901 (2004).
[CrossRef]

Labeke, D. V.

F. I. Baida and D. V. Labeke, Phys. Rev. B 67, 155314 (2003).
[CrossRef]

Lesuffleur, A.

A. Lesuffleur, H. Im, N. C. Lindquist, and S.-H. Oh, Appl. Phys. Lett. 90, 243110 (2007).
[CrossRef]

Lezec, H. J.

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

Lindquist, N. C.

A. Lesuffleur, H. Im, N. C. Lindquist, and S.-H. Oh, Appl. Phys. Lett. 90, 243110 (2007).
[CrossRef]

Liu, N.

M. Hentschel, M. Saliba, R. Vogelgesang, H. Giessen, A. P. Alivisatos, and N. Liu, Nano Lett. 10, 2721 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Luk’yanchuk, B.

B. Luk’yanchuk, N. I. Zheludev, S. A. Marier, N. J. Halas, P. Nordlander, H. Giessen, and C. T. Chong, Nat. Mater. 9, 707 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Luther-Davies, B.

S. M. Orbons, A. Roberts, D. N. Jamieson, and M. I. Haftel, C. Schlockermann, D. Freeman, and B. Luther-Davies, Appl. Phys. Lett. 90, 251107 (2007).
[CrossRef]

Maillotte, H.

Malloy, K. J.

Marier, S. A.

B. Luk’yanchuk, N. I. Zheludev, S. A. Marier, N. J. Halas, P. Nordlander, H. Giessen, and C. T. Chong, Nat. Mater. 9, 707 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Martin-Moreno, L.

F. J. García-Vidal, L. Martin-Moreno, T. W. Ebbesen, and L. Kuipers, Rev. Mod. Phys. 82, 729 (2010).
[CrossRef]

Martín-Moreno, L.

S. G. Rodrigo, F. J. García-Vidal, and L. Martín-Moreno, Phys. Rev. B 77, 075401 (2008).
[CrossRef]

Mussot, A.

Nordlander, P.

B. Luk’yanchuk, N. I. Zheludev, S. A. Marier, N. J. Halas, P. Nordlander, H. Giessen, and C. T. Chong, Nat. Mater. 9, 707 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

E. Prodan, C. Radloff, N. J. Halas, and P. Nordlander, Science 302, 419 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Oh, S.-H.

A. Lesuffleur, H. Im, N. C. Lindquist, and S.-H. Oh, Appl. Phys. Lett. 90, 243110 (2007).
[CrossRef]

Orbons, S. M.

S. M. Orbons, A. Roberts, D. N. Jamieson, and M. I. Haftel, C. Schlockermann, D. Freeman, and B. Luther-Davies, Appl. Phys. Lett. 90, 251107 (2007).
[CrossRef]

Perentes, A.

Polman, A.

E. J. A. Kroekenstoel, E. Verhagen, R. J. Walters, L. Kuipers, and A. Polman, Appl. Phys. Lett. 95, 263106 (2009).
[CrossRef]

Popov, S.

Prodan, E.

E. Prodan, C. Radloff, N. J. Halas, and P. Nordlander, Science 302, 419 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Radloff, C.

E. Prodan, C. Radloff, N. J. Halas, and P. Nordlander, Science 302, 419 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Roberts, A.

S. M. Orbons, A. Roberts, D. N. Jamieson, and M. I. Haftel, C. Schlockermann, D. Freeman, and B. Luther-Davies, Appl. Phys. Lett. 90, 251107 (2007).
[CrossRef]

Rodrigo, S. G.

S. G. Rodrigo, F. J. García-Vidal, and L. Martín-Moreno, Phys. Rev. B 77, 075401 (2008).
[CrossRef]

Roussey, M.

Saliba, M.

M. Hentschel, M. Saliba, R. Vogelgesang, H. Giessen, A. P. Alivisatos, and N. Liu, Nano Lett. 10, 2721 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Salvi, J.

Sandu, C.

Schlockermann, C.

S. M. Orbons, A. Roberts, D. N. Jamieson, and M. I. Haftel, C. Schlockermann, D. Freeman, and B. Luther-Davies, Appl. Phys. Lett. 90, 251107 (2007).
[CrossRef]

Segerink, F. B.

K. J. Klein Koerkamp, S. Enoch, F. B. Segerink, N. F. van Hulst, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 92, 183901 (2004).
[CrossRef]

Sylvestre, T.

Thio, T.

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

Utke, I.

van Hulst, N. F.

K. J. Klein Koerkamp, S. Enoch, F. B. Segerink, N. F. van Hulst, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 92, 183901 (2004).
[CrossRef]

Van Labeke, D.

Verhagen, E.

E. J. A. Kroekenstoel, E. Verhagen, R. J. Walters, L. Kuipers, and A. Polman, Appl. Phys. Lett. 95, 263106 (2009).
[CrossRef]

Vogelgesang, R.

M. Hentschel, M. Saliba, R. Vogelgesang, H. Giessen, A. P. Alivisatos, and N. Liu, Nano Lett. 10, 2721 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Walters, R. J.

E. J. A. Kroekenstoel, E. Verhagen, R. J. Walters, L. Kuipers, and A. Polman, Appl. Phys. Lett. 95, 263106 (2009).
[CrossRef]

Wolff, P. A.

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

Zhang, S.

Zheludev, N. I.

B. Luk’yanchuk, N. I. Zheludev, S. A. Marier, N. J. Halas, P. Nordlander, H. Giessen, and C. T. Chong, Nat. Mater. 9, 707 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Appl. Phys. Lett. (3)

A. Lesuffleur, H. Im, N. C. Lindquist, and S.-H. Oh, Appl. Phys. Lett. 90, 243110 (2007).
[CrossRef]

S. M. Orbons, A. Roberts, D. N. Jamieson, and M. I. Haftel, C. Schlockermann, D. Freeman, and B. Luther-Davies, Appl. Phys. Lett. 90, 251107 (2007).
[CrossRef]

E. J. A. Kroekenstoel, E. Verhagen, R. J. Walters, L. Kuipers, and A. Polman, Appl. Phys. Lett. 95, 263106 (2009).
[CrossRef]

Nano Lett. (1)

M. Hentschel, M. Saliba, R. Vogelgesang, H. Giessen, A. P. Alivisatos, and N. Liu, Nano Lett. 10, 2721 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Nat. Mater. (1)

B. Luk’yanchuk, N. I. Zheludev, S. A. Marier, N. J. Halas, P. Nordlander, H. Giessen, and C. T. Chong, Nat. Mater. 9, 707 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Nature (1)

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

Opt. Express (2)

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. B (2)

S. G. Rodrigo, F. J. García-Vidal, and L. Martín-Moreno, Phys. Rev. B 77, 075401 (2008).
[CrossRef]

F. I. Baida and D. V. Labeke, Phys. Rev. B 67, 155314 (2003).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (1)

K. J. Klein Koerkamp, S. Enoch, F. B. Segerink, N. F. van Hulst, and L. Kuipers, Phys. Rev. Lett. 92, 183901 (2004).
[CrossRef]

Rev. Mod. Phys. (1)

F. J. García-Vidal, L. Martin-Moreno, T. W. Ebbesen, and L. Kuipers, Rev. Mod. Phys. 82, 729 (2010).
[CrossRef]

Science (1)

E. Prodan, C. Radloff, N. J. Halas, and P. Nordlander, Science 302, 419 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

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 (6)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic diagram of the proposed structures: (a) symmetric DOAAs and (b) asymmetric DOAAs.

Fig. 2
Fig. 2

Transmission spectra of symmetric DOAAs with different center distances (D).

Fig. 3
Fig. 3

Transmission spectra of the LS, CS, and LSCS and the corresponding DOAAs.

Fig. 4
Fig. 4

Distributions of the electric filed of symmetric DOAAs ( R D = 75 nm , R = 125 nm , and D = 90 nm ) with different resonant wavelengths: (a) 545, (b) 625, (c) 700, and (d) 1038 nm .

Fig. 5
Fig. 5

Dependence of the Fano resonance on the inner radius and symmetry breaking: (a) symmetric DOAAs with R = 125 nm , D = 90 nm , and R D = 100 , 95, 85, 75, and 65 nm and (b) asymmetric DOAAs with R = 125 nm , D = 90 nm , R S 1 = 75 nm , and R S 2 = 105 , 100, 95, 90, and 85 nm.

Fig. 6
Fig. 6

Transmission spectra of asymmetric LSCS and the corresponding asymmetric DOAAs.

Metrics