Abstract

High-resolution infrared absorption spectroscopy of acetylene gas is demonstrated in a dispersion-engineered photonic crystal waveguide under slow-light propagation. Experimental enhancement factors of 0.31 and 1.00 are obtained for TE and TM polarization, respectively, for group indices ranging from 1.5 to 6.7. The dependence of molecular absorption on the evanescent electric-field distribution and on the group index under structural slow-light illumination is experimentally demonstrated and confirmed by time-domain simulations.

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Cited By

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Figures (2)

Fig. 1.
Fig. 1.

(a) Acetylene P15 absorption line for the TE polarization for ng=4.9 and ng=6.7. Experimental free-space absorption (dotted profile) and its Gaussian fit (dashed curve) are also shown. (b) Same for TM polarization, ng=1.5 for the two PhC samples. Lineshape details can be found in Table 1.

Fig. 2.
Fig. 2.

(a) Simulated enhancement factors (solid line) and group indices (dashed line) as a function of the normalized frequency for the TE polarization with the electric-field intensity distribution shown in the inset. (b) Same for the TM polarization.

Tables (1)

Tables Icon

Table 1. Experimental and Simulated Absorption Profile Characteristics

Equations (3)

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

I=I0exp(γαL),
Δνtt(FWHM)=Cuπw,
α=dIIdx=ωVIm(EϵrE*)dVvgVRe(EϵrE*)dVIm(ϵr)ωfvg.

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