Abstract

In this Letter, we demonstrate for the first time that by combining the effects of the Wood–Rayleigh anomaly (WRA) and the Fabry–Perot (FP) resonance, transmission efficiencies of one-dimensional metallo-dielectric gratings on substrates can be significantly improved compared to when these two phenomena work separately. Results of combining the WRA and the FP resonance can be utilized to eliminate the necessity of using the index matching technique and the core-shell structure for enhancing the performance of extraordinary optical transmission devices. Further, the outcomes of combining the WRA and the FP resonance can elucidate some of the unexplained results in the literature.

© 2012 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. J. A. Porto, F. J. Garcia-Vidal, and J. B. Pendry, Phys. Rev. Lett. 83, 2845 (1999).
    [CrossRef]
  3. S. Astilean, P. Lalanne, and M. Palamaru, Opt. Commun. 175, 265 (2000).
    [CrossRef]
  4. T. J. Kim, T. Thio, T. W. Ebbesen, D. E. Grupp, and H. J. Lezec, Opt. Lett. 24, 256 (1999).
    [CrossRef]
  5. N. Garcia and M. Nieto-Vesperinas, J. Opt. A 9, 490 (2007).
    [CrossRef]
  6. J. M. Steele, C. E. Moran, A. Lee, C. M. Aguirre, and N. J. Halas, Phys. Rev. B 68, 205103 (2003).
    [CrossRef]
  7. Q. Cao and P. Lalanne, Phys. Rev. Lett. 88, 057403 (2002).
    [CrossRef]
  8. A. T. M. A. Rahman, K. Vasilev, and P. Majewski, Photon. Nanostr. Fundam. Appl. 10, 112 (2012).
    [CrossRef]
  9. E. D. Palik, ed., Handbook of Optical Constants of Solids (Academic Press, 1985).
  10. F. Marquier, J. Greffet, S. Collin, F. Pardo, and J. Pelouard, Opt. Express 13, 70 (2005).
    [CrossRef]
  11. G. D’Aguanno, N. Mattiucci, M. J. Bloemer, D. de Ceglia, M. A. Vincenti, and A. Alú, J. Opt. Soc. Am. B 28, 253 (2011).
    [CrossRef]
  12. A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2001).
    [CrossRef]
  13. S. Collin, G. Vincent, R. Haıdar, N. Bardou, S. Rommeluére, and J. L. Pelouard, Phys. Rev. Lett. 104, 027401 (2010).
    [CrossRef]
  14. H. F. Ghaemi, T. Thio, D. E. Grupp, T. W. Ebbesen, and H. J. Lezec, Phys. Rev. B 58, 6779 (1998).
    [CrossRef]
  15. A. Hessel and A. A. Oliner, Appl. Opt., 4, 1275 (1965).
    [CrossRef]
  16. T. Clausnitzer, T. Kämpfe, E. B. Kley, A. Tünnermann, U. Peschel, A. V. Tishchenko, and O. Parriaux, Opt. Express 13, 10448 (2005).
    [CrossRef]
  17. A. T. M. A. Rahman, K. Vasilev, and P. Majewski, J. Opt. Soc. Am. B 28, 2919 (2011).
    [CrossRef]
  18. M. G. Moharam, E. B. Grann, D. A. Pommet, and T. K. Gaylord, J. Opt. Soc. Am. A 12, 1068 (1995).
    [CrossRef]

2012 (1)

A. T. M. A. Rahman, K. Vasilev, and P. Majewski, Photon. Nanostr. Fundam. Appl. 10, 112 (2012).
[CrossRef]

2011 (2)

2010 (1)

S. Collin, G. Vincent, R. Haıdar, N. Bardou, S. Rommeluére, and J. L. Pelouard, Phys. Rev. Lett. 104, 027401 (2010).
[CrossRef]

2007 (1)

N. Garcia and M. Nieto-Vesperinas, J. Opt. A 9, 490 (2007).
[CrossRef]

2005 (2)

2003 (1)

J. M. Steele, C. E. Moran, A. Lee, C. M. Aguirre, and N. J. Halas, Phys. Rev. B 68, 205103 (2003).
[CrossRef]

2002 (1)

Q. Cao and P. Lalanne, Phys. Rev. Lett. 88, 057403 (2002).
[CrossRef]

2001 (1)

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2001).
[CrossRef]

2000 (1)

S. Astilean, P. Lalanne, and M. Palamaru, Opt. Commun. 175, 265 (2000).
[CrossRef]

1999 (2)

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

J. A. Porto, F. J. Garcia-Vidal, and J. B. Pendry, Phys. Rev. Lett. 83, 2845 (1999).
[CrossRef]

1998 (2)

T. W. 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]

1995 (1)

1965 (1)

Aguirre, C. M.

J. M. Steele, C. E. Moran, A. Lee, C. M. Aguirre, and N. J. Halas, Phys. Rev. B 68, 205103 (2003).
[CrossRef]

Alú, A.

Astilean, S.

S. Astilean, P. Lalanne, and M. Palamaru, Opt. Commun. 175, 265 (2000).
[CrossRef]

Bardou, N.

S. Collin, G. Vincent, R. Haıdar, N. Bardou, S. Rommeluére, and J. L. Pelouard, Phys. Rev. Lett. 104, 027401 (2010).
[CrossRef]

Bloemer, M. J.

Cao, Q.

Q. Cao and P. Lalanne, Phys. Rev. Lett. 88, 057403 (2002).
[CrossRef]

Clausnitzer, T.

Collin, S.

S. Collin, G. Vincent, R. Haıdar, N. Bardou, S. Rommeluére, and J. L. Pelouard, Phys. Rev. Lett. 104, 027401 (2010).
[CrossRef]

F. Marquier, J. Greffet, S. Collin, F. Pardo, and J. Pelouard, Opt. Express 13, 70 (2005).
[CrossRef]

D’Aguanno, G.

de Ceglia, D.

Ebbesen, T. W.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2001).
[CrossRef]

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]

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

Garcia, N.

N. Garcia and M. Nieto-Vesperinas, J. Opt. A 9, 490 (2007).
[CrossRef]

Garcia-Vidal, F. J.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2001).
[CrossRef]

J. A. Porto, F. J. Garcia-Vidal, and J. B. Pendry, Phys. Rev. Lett. 83, 2845 (1999).
[CrossRef]

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]

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

Grann, E. B.

Greffet, J.

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]

Haidar, R.

S. Collin, G. Vincent, R. Haıdar, N. Bardou, S. Rommeluére, and J. L. Pelouard, Phys. Rev. Lett. 104, 027401 (2010).
[CrossRef]

Halas, N. J.

J. M. Steele, C. E. Moran, A. Lee, C. M. Aguirre, and N. J. Halas, Phys. Rev. B 68, 205103 (2003).
[CrossRef]

Hessel, A.

Kämpfe, T.

Kim, T. J.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2001).
[CrossRef]

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

Kley, E. B.

Krishnan, A.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2001).
[CrossRef]

Lalanne, P.

Q. Cao and P. Lalanne, Phys. Rev. Lett. 88, 057403 (2002).
[CrossRef]

S. Astilean, P. Lalanne, and M. Palamaru, Opt. Commun. 175, 265 (2000).
[CrossRef]

Lee, A.

J. M. Steele, C. E. Moran, A. Lee, C. M. Aguirre, and N. J. Halas, Phys. Rev. B 68, 205103 (2003).
[CrossRef]

Lezec, H. J.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2001).
[CrossRef]

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

T. W. 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]

Majewski, P.

A. T. M. A. Rahman, K. Vasilev, and P. Majewski, Photon. Nanostr. Fundam. Appl. 10, 112 (2012).
[CrossRef]

A. T. M. A. Rahman, K. Vasilev, and P. Majewski, J. Opt. Soc. Am. B 28, 2919 (2011).
[CrossRef]

Marquier, F.

Martin-Moreno, L.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2001).
[CrossRef]

Mattiucci, N.

Moharam, M. G.

Moran, C. E.

J. M. Steele, C. E. Moran, A. Lee, C. M. Aguirre, and N. J. Halas, Phys. Rev. B 68, 205103 (2003).
[CrossRef]

Nieto-Vesperinas, M.

N. Garcia and M. Nieto-Vesperinas, J. Opt. A 9, 490 (2007).
[CrossRef]

Oliner, A. A.

Palamaru, M.

S. Astilean, P. Lalanne, and M. Palamaru, Opt. Commun. 175, 265 (2000).
[CrossRef]

Pardo, F.

Parriaux, O.

Pelouard, J.

Pelouard, J. L.

S. Collin, G. Vincent, R. Haıdar, N. Bardou, S. Rommeluére, and J. L. Pelouard, Phys. Rev. Lett. 104, 027401 (2010).
[CrossRef]

Pendry, J.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2001).
[CrossRef]

Pendry, J. B.

J. A. Porto, F. J. Garcia-Vidal, and J. B. Pendry, Phys. Rev. Lett. 83, 2845 (1999).
[CrossRef]

Peschel, U.

Pommet, D. A.

Porto, J. A.

J. A. Porto, F. J. Garcia-Vidal, and J. B. Pendry, Phys. Rev. Lett. 83, 2845 (1999).
[CrossRef]

Rahman, A. T. M. A.

A. T. M. A. Rahman, K. Vasilev, and P. Majewski, Photon. Nanostr. Fundam. Appl. 10, 112 (2012).
[CrossRef]

A. T. M. A. Rahman, K. Vasilev, and P. Majewski, J. Opt. Soc. Am. B 28, 2919 (2011).
[CrossRef]

Rommeluére, S.

S. Collin, G. Vincent, R. Haıdar, N. Bardou, S. Rommeluére, and J. L. Pelouard, Phys. Rev. Lett. 104, 027401 (2010).
[CrossRef]

Steele, J. M.

J. M. Steele, C. E. Moran, A. Lee, C. M. Aguirre, and N. J. Halas, Phys. Rev. B 68, 205103 (2003).
[CrossRef]

Thio, T.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2001).
[CrossRef]

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

T. W. 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]

Tishchenko, A. V.

Tünnermann, A.

Vasilev, K.

A. T. M. A. Rahman, K. Vasilev, and P. Majewski, Photon. Nanostr. Fundam. Appl. 10, 112 (2012).
[CrossRef]

A. T. M. A. Rahman, K. Vasilev, and P. Majewski, J. Opt. Soc. Am. B 28, 2919 (2011).
[CrossRef]

Vincent, G.

S. Collin, G. Vincent, R. Haıdar, N. Bardou, S. Rommeluére, and J. L. Pelouard, Phys. Rev. Lett. 104, 027401 (2010).
[CrossRef]

Vincenti, M. A.

Wolff, P. A.

A. Krishnan, T. Thio, T. J. Kim, H. J. Lezec, T. W. Ebbesen, P. A. Wolff, J. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2001).
[CrossRef]

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

Appl. Opt. (1)

J. Opt. A (1)

N. Garcia and M. Nieto-Vesperinas, J. Opt. A 9, 490 (2007).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. A (1)

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

Nature (1)

T. W. 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. Pendry, L. Martin-Moreno, and F. J. Garcia-Vidal, Opt. Commun. 200, 1 (2001).
[CrossRef]

S. Astilean, P. Lalanne, and M. Palamaru, Opt. Commun. 175, 265 (2000).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Opt. Lett. (1)

Photon. Nanostr. Fundam. Appl. (1)

A. T. M. A. Rahman, K. Vasilev, and P. Majewski, Photon. Nanostr. Fundam. Appl. 10, 112 (2012).
[CrossRef]

Phys. Rev. B (2)

J. M. Steele, C. E. Moran, A. Lee, C. M. Aguirre, and N. J. Halas, Phys. Rev. B 68, 205103 (2003).
[CrossRef]

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)

Q. Cao and P. Lalanne, Phys. Rev. Lett. 88, 057403 (2002).
[CrossRef]

J. A. Porto, F. J. Garcia-Vidal, and J. B. Pendry, Phys. Rev. Lett. 83, 2845 (1999).
[CrossRef]

S. Collin, G. Vincent, R. Haıdar, N. Bardou, S. Rommeluére, and J. L. Pelouard, Phys. Rev. Lett. 104, 027401 (2010).
[CrossRef]

Other (1)

E. D. Palik, ed., Handbook of Optical Constants of Solids (Academic Press, 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.

(a) 1D grating structure. Assuming a gold [9] grating on a glass substrate (ns=1.52), (b) effects of the slit width on the desired peak at λ=635nm for P=418nm, h=209nm, m=0, and θ=0°.

Fig. 2.
Fig. 2.

Assuming a gold grating, (a) and (b) show the impact of the grating thickness on the transmission peak while the substrate (ns=1.52, glass), the grating period (P=418nm), and the slit width (w=50nm) are held constant.

Fig. 3.
Fig. 3.

Impact of the incidence angle on the combined transmission peak due to the WRA and the FP for w=50 nm, h=209nm, and P=418nm.

Equations (4)

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

P=(m+1)λnsn1sinθ,
k02Re(nEff)2k02ns2+(k0n1sinθ+2πm/P)2=0,
w=λκπ[ns21(n1sinθ+mλP)2]nmnm*,
h=jλ2Re(nEff).

Metrics