Abstract

Planar plasmonic devices are becoming attractive for myriad applications, owing to their potential compatibility with standard microelectronics technology and the capability for densely integrating a large variety of plasmonic devices on a chip. Mitigating the challenges of using plasmonics in on-chip configurations requires precise control over the properties of plasmonic modes, in particular their shape and size. Here we achieve this goal by demonstrating a planar plasmonic graded-index lens focusing surface plasmons propagating along the device. The plasmonic mode is manipulated by carving subwavelength features into a dielectric layer positioned on top of a uniform metal film, allowing the local effective index of the plasmonic mode to be controlled using a single binary lithographic step. Focusing and divergence of surface plasmons is demonstrated experimentally. The demonstrated approach can be used for manipulating the propagation of surface plasmons, e.g., for beam steering, splitting, cloaking, mode matching, and beam shaping applications.

© 2013 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. B. Rothenhaulser and W. Knoll, Nature 332, 615 (1988).
    [CrossRef]
  2. K. Giebel, C. Bechinger, S. Herminghaus, M. Riedel, P. Leiderer, U. Weiland, and M. Bastmeyer, Biophys. J. 76, 509 (1999).
    [CrossRef]
  3. L. Berguiga, T. Roland, K. Monier, J. Elezgaray, and F. Argoul, Opt. Express 19, 6571 (2011).
    [CrossRef]
  4. T. Holmgaard, Z. Chen, S. I. Bozhevolnyi, L. Markey, and A. Dereux, Opt. Express 17, 2968 (2009).
    [CrossRef]
  5. R. Charbonneau, N. Lahoud, G. Mattiussi, and P. Berini, Opt. Express 13, 977 (2005).
    [CrossRef]
  6. W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Nature 424, 824 (2003).
    [CrossRef]
  7. R. Corn, M. Romagnoli, M. D. Levenson, and M. R. Philpott, Chem. Phys. Lett. 106, 30 (1984).
    [CrossRef]
  8. S. Palomba, Nat. Mater. 11, 34 (2012).
    [CrossRef]
  9. M. E. Stewart, C. R. Anderton, L. B. Thompson, J. Maria, S. K. Gray, J. A. Rogers, R. G. Nuzzo, and M. E. Stewart, Chem. Rev. 108, 494 (2008).
    [CrossRef]
  10. N. Liu, M. Mesch, T. Weiss, M. Hentschel, and H. Giessen, Nano Lett. 10, 2342 (2010).
    [CrossRef]
  11. A. G. Brolo, R. Gordon, B. Leathem, and K. L. Kavanagh, Langmuir 20, 4813 (2004).
    [CrossRef]
  12. W. Srituravanich, N. Fang, C. Sun, Q. Luo, and X. Zhang, Nano Lett. 4, 1085 (2004).
    [CrossRef]
  13. A. Ciatton, C. Rizza, and E. Palange, Phys. Rev. A 83, 043813 (2011).
    [CrossRef]
  14. J. Gu, R. Singh, A. K. Azad, J. Han, A. J. Taylor, J. F. O’Hara, and W. Zhang, Opt. Mater. Express 2, 31 (2012).
    [CrossRef]
  15. P. Ginzburg, A. Nevet, N. Berkovitch, A. Normatov, G. M. Lerman, A. Yanai, U. Levy, and M. Orenstein, Nano Lett. 11, 220 (2011).
    [CrossRef]
  16. A. Nevet, N. Berkovitch, A. Hayat, P. Ginzburg, S. Ginzach, O. Sorias, and M. Orenstein, Nano Lett. 10, 1848 (2010).
    [CrossRef]
  17. A. Yanai and U. levy, J. Opt. Soc. Am. B 27, 1523 (2010).
    [CrossRef]
  18. I. Goykhman, B. Desiatov, J. Khurgin, J. Shappir, and U. Levy, Nano Lett. 11, 2219 (2011).
    [CrossRef]
  19. A. Akbari, R. N. Tait, and P. Berini, Opt. Express 18, 8505 (2010).
    [CrossRef]
  20. M. W. Knight, H. Sobhani, P. Nordlander, and N. J. Halas, Science 332, 702 (2011).
    [CrossRef]
  21. I. Goykhman, B. Desiatov, J. Khurgin, J. Shappir, and U. Levy, Opt. Express 20, 28594 (2012).
    [CrossRef]
  22. Z. Liu, J. M. Steele, W. Srituravanich, Y. Pikus, C. Sun, and X. Zhang, Nano. Lett. 5, 1726 (2005).
    [CrossRef]
  23. G. M. Lerman, A. Yanai, and U. Levy, Nano Lett. 9, 2139 (2009).
    [CrossRef]
  24. T. Zentgraf, Y. Liu, M. H. Mikkelsen, J. Valentine, and X. Zhang, Nat. Nanotechnol. 6, 151 (2011).
    [CrossRef]
  25. J. B. Pendry, D. Schurig, and D. R. Smith, Science 312, 1780 (2006).
    [CrossRef]
  26. U. Levy, M. Abashin, K. Ikeda, A. Krishnamoorthy, J. Cunningham, and Y. Fainman, Phys. Rev. Lett. 98, 243901 (2007).
    [CrossRef]
  27. U. Levy, M. Nezhad, H. C. Kim, C. H. Tsai, L. Pang, and Y. Fainman, J. Opt. Soc. Am. A 22, 724 (2005).
    [CrossRef]
  28. A. V. Kildishev and V. M. Shalaev, Opt. Lett. 33, 43 (2008).
    [CrossRef]
  29. N. Kundtz and D. R. Smith, Nat. Mater. 9, 129 (2010).
    [CrossRef]
  30. V. Nguyen, S. Larouche, N. Landy, J. S. Lee, and D. R. Smith, J. Opt. Soc. Am. A 29, 2479 (2012).
    [CrossRef]
  31. P. A. Huidobro, M. L. Nesterov, L. Martín-Moreno, and F. J. García-Vidal, Nano Lett. 10, 1985 (2010).
    [CrossRef]
  32. Y. Liu, T. Zentgraf, G. Bartal, and X. Zhang, Nano Lett. 10, 1991 (2010).
    [CrossRef]
  33. S. M. Rytov, Sov. Phys. JETP 2, 466 (1956).
  34. A. F. Oskooi, D. Roundy, M. Ibanescu, P. Bermel, J. D. Joannopoulos, and S. G. Johnson, Comput. Phys. Commun. 181, 687 (2010).
    [CrossRef]
  35. W. Dai and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 80, 155407 (2009).
    [CrossRef]
  36. A. Yu. Nikitin, S. G. Rodrigo, F. J. García-Vidal, and L. Martín-Moreno, New J. Phys. 11, 123020 (2009).
    [CrossRef]
  37. P. Lalanne, J. P. Hugonin, H. T. Liu, and B. Wang, Surf. Sci. Rep. 64, 453 (2009).
    [CrossRef]
  38. F. López-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, E. Devaux, J. Dintinger, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. González, J. C. Weeber, and A. Dereux, New J. Phys. 10, 033035 (2008).
    [CrossRef]

2012

2011

L. Berguiga, T. Roland, K. Monier, J. Elezgaray, and F. Argoul, Opt. Express 19, 6571 (2011).
[CrossRef]

M. W. Knight, H. Sobhani, P. Nordlander, and N. J. Halas, Science 332, 702 (2011).
[CrossRef]

A. Ciatton, C. Rizza, and E. Palange, Phys. Rev. A 83, 043813 (2011).
[CrossRef]

P. Ginzburg, A. Nevet, N. Berkovitch, A. Normatov, G. M. Lerman, A. Yanai, U. Levy, and M. Orenstein, Nano Lett. 11, 220 (2011).
[CrossRef]

I. Goykhman, B. Desiatov, J. Khurgin, J. Shappir, and U. Levy, Nano Lett. 11, 2219 (2011).
[CrossRef]

T. Zentgraf, Y. Liu, M. H. Mikkelsen, J. Valentine, and X. Zhang, Nat. Nanotechnol. 6, 151 (2011).
[CrossRef]

2010

A. Nevet, N. Berkovitch, A. Hayat, P. Ginzburg, S. Ginzach, O. Sorias, and M. Orenstein, Nano Lett. 10, 1848 (2010).
[CrossRef]

N. Liu, M. Mesch, T. Weiss, M. Hentschel, and H. Giessen, Nano Lett. 10, 2342 (2010).
[CrossRef]

N. Kundtz and D. R. Smith, Nat. Mater. 9, 129 (2010).
[CrossRef]

P. A. Huidobro, M. L. Nesterov, L. Martín-Moreno, and F. J. García-Vidal, Nano Lett. 10, 1985 (2010).
[CrossRef]

Y. Liu, T. Zentgraf, G. Bartal, and X. Zhang, Nano Lett. 10, 1991 (2010).
[CrossRef]

A. F. Oskooi, D. Roundy, M. Ibanescu, P. Bermel, J. D. Joannopoulos, and S. G. Johnson, Comput. Phys. Commun. 181, 687 (2010).
[CrossRef]

A. Akbari, R. N. Tait, and P. Berini, Opt. Express 18, 8505 (2010).
[CrossRef]

A. Yanai and U. levy, J. Opt. Soc. Am. B 27, 1523 (2010).
[CrossRef]

2009

T. Holmgaard, Z. Chen, S. I. Bozhevolnyi, L. Markey, and A. Dereux, Opt. Express 17, 2968 (2009).
[CrossRef]

W. Dai and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 80, 155407 (2009).
[CrossRef]

A. Yu. Nikitin, S. G. Rodrigo, F. J. García-Vidal, and L. Martín-Moreno, New J. Phys. 11, 123020 (2009).
[CrossRef]

P. Lalanne, J. P. Hugonin, H. T. Liu, and B. Wang, Surf. Sci. Rep. 64, 453 (2009).
[CrossRef]

G. M. Lerman, A. Yanai, and U. Levy, Nano Lett. 9, 2139 (2009).
[CrossRef]

2008

M. E. Stewart, C. R. Anderton, L. B. Thompson, J. Maria, S. K. Gray, J. A. Rogers, R. G. Nuzzo, and M. E. Stewart, Chem. Rev. 108, 494 (2008).
[CrossRef]

F. López-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, E. Devaux, J. Dintinger, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. González, J. C. Weeber, and A. Dereux, New J. Phys. 10, 033035 (2008).
[CrossRef]

A. V. Kildishev and V. M. Shalaev, Opt. Lett. 33, 43 (2008).
[CrossRef]

2007

U. Levy, M. Abashin, K. Ikeda, A. Krishnamoorthy, J. Cunningham, and Y. Fainman, Phys. Rev. Lett. 98, 243901 (2007).
[CrossRef]

2006

J. B. Pendry, D. Schurig, and D. R. Smith, Science 312, 1780 (2006).
[CrossRef]

2005

2004

A. G. Brolo, R. Gordon, B. Leathem, and K. L. Kavanagh, Langmuir 20, 4813 (2004).
[CrossRef]

W. Srituravanich, N. Fang, C. Sun, Q. Luo, and X. Zhang, Nano Lett. 4, 1085 (2004).
[CrossRef]

2003

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

1999

K. Giebel, C. Bechinger, S. Herminghaus, M. Riedel, P. Leiderer, U. Weiland, and M. Bastmeyer, Biophys. J. 76, 509 (1999).
[CrossRef]

1988

B. Rothenhaulser and W. Knoll, Nature 332, 615 (1988).
[CrossRef]

1984

R. Corn, M. Romagnoli, M. D. Levenson, and M. R. Philpott, Chem. Phys. Lett. 106, 30 (1984).
[CrossRef]

1956

S. M. Rytov, Sov. Phys. JETP 2, 466 (1956).

Abashin, M.

U. Levy, M. Abashin, K. Ikeda, A. Krishnamoorthy, J. Cunningham, and Y. Fainman, Phys. Rev. Lett. 98, 243901 (2007).
[CrossRef]

Akbari, A.

Anderton, C. R.

M. E. Stewart, C. R. Anderton, L. B. Thompson, J. Maria, S. K. Gray, J. A. Rogers, R. G. Nuzzo, and M. E. Stewart, Chem. Rev. 108, 494 (2008).
[CrossRef]

Argoul, F.

Azad, A. K.

Barnes, W. L.

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

Bartal, G.

Y. Liu, T. Zentgraf, G. Bartal, and X. Zhang, Nano Lett. 10, 1991 (2010).
[CrossRef]

Bastmeyer, M.

K. Giebel, C. Bechinger, S. Herminghaus, M. Riedel, P. Leiderer, U. Weiland, and M. Bastmeyer, Biophys. J. 76, 509 (1999).
[CrossRef]

Bechinger, C.

K. Giebel, C. Bechinger, S. Herminghaus, M. Riedel, P. Leiderer, U. Weiland, and M. Bastmeyer, Biophys. J. 76, 509 (1999).
[CrossRef]

Berguiga, L.

Berini, P.

Berkovitch, N.

P. Ginzburg, A. Nevet, N. Berkovitch, A. Normatov, G. M. Lerman, A. Yanai, U. Levy, and M. Orenstein, Nano Lett. 11, 220 (2011).
[CrossRef]

A. Nevet, N. Berkovitch, A. Hayat, P. Ginzburg, S. Ginzach, O. Sorias, and M. Orenstein, Nano Lett. 10, 1848 (2010).
[CrossRef]

Bermel, P.

A. F. Oskooi, D. Roundy, M. Ibanescu, P. Bermel, J. D. Joannopoulos, and S. G. Johnson, Comput. Phys. Commun. 181, 687 (2010).
[CrossRef]

Bozhevolnyi, S. I.

T. Holmgaard, Z. Chen, S. I. Bozhevolnyi, L. Markey, and A. Dereux, Opt. Express 17, 2968 (2009).
[CrossRef]

F. López-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, E. Devaux, J. Dintinger, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. González, J. C. Weeber, and A. Dereux, New J. Phys. 10, 033035 (2008).
[CrossRef]

Brolo, A. G.

A. G. Brolo, R. Gordon, B. Leathem, and K. L. Kavanagh, Langmuir 20, 4813 (2004).
[CrossRef]

Charbonneau, R.

Chen, Z.

Ciatton, A.

A. Ciatton, C. Rizza, and E. Palange, Phys. Rev. A 83, 043813 (2011).
[CrossRef]

Corn, R.

R. Corn, M. Romagnoli, M. D. Levenson, and M. R. Philpott, Chem. Phys. Lett. 106, 30 (1984).
[CrossRef]

Cunningham, J.

U. Levy, M. Abashin, K. Ikeda, A. Krishnamoorthy, J. Cunningham, and Y. Fainman, Phys. Rev. Lett. 98, 243901 (2007).
[CrossRef]

Dai, W.

W. Dai and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 80, 155407 (2009).
[CrossRef]

Dereux, A.

T. Holmgaard, Z. Chen, S. I. Bozhevolnyi, L. Markey, and A. Dereux, Opt. Express 17, 2968 (2009).
[CrossRef]

F. López-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, E. Devaux, J. Dintinger, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. González, J. C. Weeber, and A. Dereux, New J. Phys. 10, 033035 (2008).
[CrossRef]

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

Desiatov, B.

I. Goykhman, B. Desiatov, J. Khurgin, J. Shappir, and U. Levy, Opt. Express 20, 28594 (2012).
[CrossRef]

I. Goykhman, B. Desiatov, J. Khurgin, J. Shappir, and U. Levy, Nano Lett. 11, 2219 (2011).
[CrossRef]

Devaux, E.

F. López-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, E. Devaux, J. Dintinger, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. González, J. C. Weeber, and A. Dereux, New J. Phys. 10, 033035 (2008).
[CrossRef]

Dintinger, J.

F. López-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, E. Devaux, J. Dintinger, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. González, J. C. Weeber, and A. Dereux, New J. Phys. 10, 033035 (2008).
[CrossRef]

Ebbesen, T. W.

F. López-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, E. Devaux, J. Dintinger, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. González, J. C. Weeber, and A. Dereux, New J. Phys. 10, 033035 (2008).
[CrossRef]

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

Elezgaray, J.

Fainman, Y.

U. Levy, M. Abashin, K. Ikeda, A. Krishnamoorthy, J. Cunningham, and Y. Fainman, Phys. Rev. Lett. 98, 243901 (2007).
[CrossRef]

U. Levy, M. Nezhad, H. C. Kim, C. H. Tsai, L. Pang, and Y. Fainman, J. Opt. Soc. Am. A 22, 724 (2005).
[CrossRef]

Fang, N.

W. Srituravanich, N. Fang, C. Sun, Q. Luo, and X. Zhang, Nano Lett. 4, 1085 (2004).
[CrossRef]

García-Vidal, F. J.

P. A. Huidobro, M. L. Nesterov, L. Martín-Moreno, and F. J. García-Vidal, Nano Lett. 10, 1985 (2010).
[CrossRef]

A. Yu. Nikitin, S. G. Rodrigo, F. J. García-Vidal, and L. Martín-Moreno, New J. Phys. 11, 123020 (2009).
[CrossRef]

F. López-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, E. Devaux, J. Dintinger, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. González, J. C. Weeber, and A. Dereux, New J. Phys. 10, 033035 (2008).
[CrossRef]

Giebel, K.

K. Giebel, C. Bechinger, S. Herminghaus, M. Riedel, P. Leiderer, U. Weiland, and M. Bastmeyer, Biophys. J. 76, 509 (1999).
[CrossRef]

Giessen, H.

N. Liu, M. Mesch, T. Weiss, M. Hentschel, and H. Giessen, Nano Lett. 10, 2342 (2010).
[CrossRef]

Ginzach, S.

A. Nevet, N. Berkovitch, A. Hayat, P. Ginzburg, S. Ginzach, O. Sorias, and M. Orenstein, Nano Lett. 10, 1848 (2010).
[CrossRef]

Ginzburg, P.

P. Ginzburg, A. Nevet, N. Berkovitch, A. Normatov, G. M. Lerman, A. Yanai, U. Levy, and M. Orenstein, Nano Lett. 11, 220 (2011).
[CrossRef]

A. Nevet, N. Berkovitch, A. Hayat, P. Ginzburg, S. Ginzach, O. Sorias, and M. Orenstein, Nano Lett. 10, 1848 (2010).
[CrossRef]

González, M. U.

F. López-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, E. Devaux, J. Dintinger, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. González, J. C. Weeber, and A. Dereux, New J. Phys. 10, 033035 (2008).
[CrossRef]

Gordon, R.

A. G. Brolo, R. Gordon, B. Leathem, and K. L. Kavanagh, Langmuir 20, 4813 (2004).
[CrossRef]

Goykhman, I.

I. Goykhman, B. Desiatov, J. Khurgin, J. Shappir, and U. Levy, Opt. Express 20, 28594 (2012).
[CrossRef]

I. Goykhman, B. Desiatov, J. Khurgin, J. Shappir, and U. Levy, Nano Lett. 11, 2219 (2011).
[CrossRef]

Gray, S. K.

M. E. Stewart, C. R. Anderton, L. B. Thompson, J. Maria, S. K. Gray, J. A. Rogers, R. G. Nuzzo, and M. E. Stewart, Chem. Rev. 108, 494 (2008).
[CrossRef]

Gu, J.

Halas, N. J.

M. W. Knight, H. Sobhani, P. Nordlander, and N. J. Halas, Science 332, 702 (2011).
[CrossRef]

Han, J.

Hayat, A.

A. Nevet, N. Berkovitch, A. Hayat, P. Ginzburg, S. Ginzach, O. Sorias, and M. Orenstein, Nano Lett. 10, 1848 (2010).
[CrossRef]

Hentschel, M.

N. Liu, M. Mesch, T. Weiss, M. Hentschel, and H. Giessen, Nano Lett. 10, 2342 (2010).
[CrossRef]

Herminghaus, S.

K. Giebel, C. Bechinger, S. Herminghaus, M. Riedel, P. Leiderer, U. Weiland, and M. Bastmeyer, Biophys. J. 76, 509 (1999).
[CrossRef]

Holmgaard, T.

Hugonin, J. P.

P. Lalanne, J. P. Hugonin, H. T. Liu, and B. Wang, Surf. Sci. Rep. 64, 453 (2009).
[CrossRef]

Huidobro, P. A.

P. A. Huidobro, M. L. Nesterov, L. Martín-Moreno, and F. J. García-Vidal, Nano Lett. 10, 1985 (2010).
[CrossRef]

Ibanescu, M.

A. F. Oskooi, D. Roundy, M. Ibanescu, P. Bermel, J. D. Joannopoulos, and S. G. Johnson, Comput. Phys. Commun. 181, 687 (2010).
[CrossRef]

Ikeda, K.

U. Levy, M. Abashin, K. Ikeda, A. Krishnamoorthy, J. Cunningham, and Y. Fainman, Phys. Rev. Lett. 98, 243901 (2007).
[CrossRef]

Joannopoulos, J. D.

A. F. Oskooi, D. Roundy, M. Ibanescu, P. Bermel, J. D. Joannopoulos, and S. G. Johnson, Comput. Phys. Commun. 181, 687 (2010).
[CrossRef]

Johnson, S. G.

A. F. Oskooi, D. Roundy, M. Ibanescu, P. Bermel, J. D. Joannopoulos, and S. G. Johnson, Comput. Phys. Commun. 181, 687 (2010).
[CrossRef]

Kavanagh, K. L.

A. G. Brolo, R. Gordon, B. Leathem, and K. L. Kavanagh, Langmuir 20, 4813 (2004).
[CrossRef]

Khurgin, J.

I. Goykhman, B. Desiatov, J. Khurgin, J. Shappir, and U. Levy, Opt. Express 20, 28594 (2012).
[CrossRef]

I. Goykhman, B. Desiatov, J. Khurgin, J. Shappir, and U. Levy, Nano Lett. 11, 2219 (2011).
[CrossRef]

Kildishev, A. V.

Kim, H. C.

Knight, M. W.

M. W. Knight, H. Sobhani, P. Nordlander, and N. J. Halas, Science 332, 702 (2011).
[CrossRef]

Knoll, W.

B. Rothenhaulser and W. Knoll, Nature 332, 615 (1988).
[CrossRef]

Krenn, J. R.

F. López-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, E. Devaux, J. Dintinger, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. González, J. C. Weeber, and A. Dereux, New J. Phys. 10, 033035 (2008).
[CrossRef]

Krishnamoorthy, A.

U. Levy, M. Abashin, K. Ikeda, A. Krishnamoorthy, J. Cunningham, and Y. Fainman, Phys. Rev. Lett. 98, 243901 (2007).
[CrossRef]

Kundtz, N.

N. Kundtz and D. R. Smith, Nat. Mater. 9, 129 (2010).
[CrossRef]

Lahoud, N.

Lalanne, P.

P. Lalanne, J. P. Hugonin, H. T. Liu, and B. Wang, Surf. Sci. Rep. 64, 453 (2009).
[CrossRef]

Landy, N.

Larouche, S.

Leathem, B.

A. G. Brolo, R. Gordon, B. Leathem, and K. L. Kavanagh, Langmuir 20, 4813 (2004).
[CrossRef]

Lee, J. S.

Leiderer, P.

K. Giebel, C. Bechinger, S. Herminghaus, M. Riedel, P. Leiderer, U. Weiland, and M. Bastmeyer, Biophys. J. 76, 509 (1999).
[CrossRef]

Lerman, G. M.

P. Ginzburg, A. Nevet, N. Berkovitch, A. Normatov, G. M. Lerman, A. Yanai, U. Levy, and M. Orenstein, Nano Lett. 11, 220 (2011).
[CrossRef]

G. M. Lerman, A. Yanai, and U. Levy, Nano Lett. 9, 2139 (2009).
[CrossRef]

Levenson, M. D.

R. Corn, M. Romagnoli, M. D. Levenson, and M. R. Philpott, Chem. Phys. Lett. 106, 30 (1984).
[CrossRef]

Levy, U.

I. Goykhman, B. Desiatov, J. Khurgin, J. Shappir, and U. Levy, Opt. Express 20, 28594 (2012).
[CrossRef]

P. Ginzburg, A. Nevet, N. Berkovitch, A. Normatov, G. M. Lerman, A. Yanai, U. Levy, and M. Orenstein, Nano Lett. 11, 220 (2011).
[CrossRef]

I. Goykhman, B. Desiatov, J. Khurgin, J. Shappir, and U. Levy, Nano Lett. 11, 2219 (2011).
[CrossRef]

A. Yanai and U. levy, J. Opt. Soc. Am. B 27, 1523 (2010).
[CrossRef]

G. M. Lerman, A. Yanai, and U. Levy, Nano Lett. 9, 2139 (2009).
[CrossRef]

U. Levy, M. Abashin, K. Ikeda, A. Krishnamoorthy, J. Cunningham, and Y. Fainman, Phys. Rev. Lett. 98, 243901 (2007).
[CrossRef]

U. Levy, M. Nezhad, H. C. Kim, C. H. Tsai, L. Pang, and Y. Fainman, J. Opt. Soc. Am. A 22, 724 (2005).
[CrossRef]

Liu, H. T.

P. Lalanne, J. P. Hugonin, H. T. Liu, and B. Wang, Surf. Sci. Rep. 64, 453 (2009).
[CrossRef]

Liu, N.

N. Liu, M. Mesch, T. Weiss, M. Hentschel, and H. Giessen, Nano Lett. 10, 2342 (2010).
[CrossRef]

Liu, Y.

T. Zentgraf, Y. Liu, M. H. Mikkelsen, J. Valentine, and X. Zhang, Nat. Nanotechnol. 6, 151 (2011).
[CrossRef]

Y. Liu, T. Zentgraf, G. Bartal, and X. Zhang, Nano Lett. 10, 1991 (2010).
[CrossRef]

Liu, Z.

Z. Liu, J. M. Steele, W. Srituravanich, Y. Pikus, C. Sun, and X. Zhang, Nano. Lett. 5, 1726 (2005).
[CrossRef]

López-Tejeira, F.

F. López-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, E. Devaux, J. Dintinger, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. González, J. C. Weeber, and A. Dereux, New J. Phys. 10, 033035 (2008).
[CrossRef]

Luo, Q.

W. Srituravanich, N. Fang, C. Sun, Q. Luo, and X. Zhang, Nano Lett. 4, 1085 (2004).
[CrossRef]

Maria, J.

M. E. Stewart, C. R. Anderton, L. B. Thompson, J. Maria, S. K. Gray, J. A. Rogers, R. G. Nuzzo, and M. E. Stewart, Chem. Rev. 108, 494 (2008).
[CrossRef]

Markey, L.

Martín-Moreno, L.

P. A. Huidobro, M. L. Nesterov, L. Martín-Moreno, and F. J. García-Vidal, Nano Lett. 10, 1985 (2010).
[CrossRef]

A. Yu. Nikitin, S. G. Rodrigo, F. J. García-Vidal, and L. Martín-Moreno, New J. Phys. 11, 123020 (2009).
[CrossRef]

F. López-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, E. Devaux, J. Dintinger, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. González, J. C. Weeber, and A. Dereux, New J. Phys. 10, 033035 (2008).
[CrossRef]

Mattiussi, G.

Mesch, M.

N. Liu, M. Mesch, T. Weiss, M. Hentschel, and H. Giessen, Nano Lett. 10, 2342 (2010).
[CrossRef]

Mikkelsen, M. H.

T. Zentgraf, Y. Liu, M. H. Mikkelsen, J. Valentine, and X. Zhang, Nat. Nanotechnol. 6, 151 (2011).
[CrossRef]

Monier, K.

Nesterov, M. L.

P. A. Huidobro, M. L. Nesterov, L. Martín-Moreno, and F. J. García-Vidal, Nano Lett. 10, 1985 (2010).
[CrossRef]

Nevet, A.

P. Ginzburg, A. Nevet, N. Berkovitch, A. Normatov, G. M. Lerman, A. Yanai, U. Levy, and M. Orenstein, Nano Lett. 11, 220 (2011).
[CrossRef]

A. Nevet, N. Berkovitch, A. Hayat, P. Ginzburg, S. Ginzach, O. Sorias, and M. Orenstein, Nano Lett. 10, 1848 (2010).
[CrossRef]

Nezhad, M.

Nguyen, V.

Nikitin, A. Yu.

A. Yu. Nikitin, S. G. Rodrigo, F. J. García-Vidal, and L. Martín-Moreno, New J. Phys. 11, 123020 (2009).
[CrossRef]

Nordlander, P.

M. W. Knight, H. Sobhani, P. Nordlander, and N. J. Halas, Science 332, 702 (2011).
[CrossRef]

Normatov, A.

P. Ginzburg, A. Nevet, N. Berkovitch, A. Normatov, G. M. Lerman, A. Yanai, U. Levy, and M. Orenstein, Nano Lett. 11, 220 (2011).
[CrossRef]

Nuzzo, R. G.

M. E. Stewart, C. R. Anderton, L. B. Thompson, J. Maria, S. K. Gray, J. A. Rogers, R. G. Nuzzo, and M. E. Stewart, Chem. Rev. 108, 494 (2008).
[CrossRef]

O’Hara, J. F.

Orenstein, M.

P. Ginzburg, A. Nevet, N. Berkovitch, A. Normatov, G. M. Lerman, A. Yanai, U. Levy, and M. Orenstein, Nano Lett. 11, 220 (2011).
[CrossRef]

A. Nevet, N. Berkovitch, A. Hayat, P. Ginzburg, S. Ginzach, O. Sorias, and M. Orenstein, Nano Lett. 10, 1848 (2010).
[CrossRef]

Oskooi, A. F.

A. F. Oskooi, D. Roundy, M. Ibanescu, P. Bermel, J. D. Joannopoulos, and S. G. Johnson, Comput. Phys. Commun. 181, 687 (2010).
[CrossRef]

Palange, E.

A. Ciatton, C. Rizza, and E. Palange, Phys. Rev. A 83, 043813 (2011).
[CrossRef]

Palomba, S.

S. Palomba, Nat. Mater. 11, 34 (2012).
[CrossRef]

Pang, L.

Pendry, J. B.

J. B. Pendry, D. Schurig, and D. R. Smith, Science 312, 1780 (2006).
[CrossRef]

Philpott, M. R.

R. Corn, M. Romagnoli, M. D. Levenson, and M. R. Philpott, Chem. Phys. Lett. 106, 30 (1984).
[CrossRef]

Pikus, Y.

Z. Liu, J. M. Steele, W. Srituravanich, Y. Pikus, C. Sun, and X. Zhang, Nano. Lett. 5, 1726 (2005).
[CrossRef]

Radko, I. P.

F. López-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, E. Devaux, J. Dintinger, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. González, J. C. Weeber, and A. Dereux, New J. Phys. 10, 033035 (2008).
[CrossRef]

Riedel, M.

K. Giebel, C. Bechinger, S. Herminghaus, M. Riedel, P. Leiderer, U. Weiland, and M. Bastmeyer, Biophys. J. 76, 509 (1999).
[CrossRef]

Rizza, C.

A. Ciatton, C. Rizza, and E. Palange, Phys. Rev. A 83, 043813 (2011).
[CrossRef]

Rodrigo, S. G.

A. Yu. Nikitin, S. G. Rodrigo, F. J. García-Vidal, and L. Martín-Moreno, New J. Phys. 11, 123020 (2009).
[CrossRef]

F. López-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, E. Devaux, J. Dintinger, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. González, J. C. Weeber, and A. Dereux, New J. Phys. 10, 033035 (2008).
[CrossRef]

Rogers, J. A.

M. E. Stewart, C. R. Anderton, L. B. Thompson, J. Maria, S. K. Gray, J. A. Rogers, R. G. Nuzzo, and M. E. Stewart, Chem. Rev. 108, 494 (2008).
[CrossRef]

Roland, T.

Romagnoli, M.

R. Corn, M. Romagnoli, M. D. Levenson, and M. R. Philpott, Chem. Phys. Lett. 106, 30 (1984).
[CrossRef]

Rothenhaulser, B.

B. Rothenhaulser and W. Knoll, Nature 332, 615 (1988).
[CrossRef]

Roundy, D.

A. F. Oskooi, D. Roundy, M. Ibanescu, P. Bermel, J. D. Joannopoulos, and S. G. Johnson, Comput. Phys. Commun. 181, 687 (2010).
[CrossRef]

Rytov, S. M.

S. M. Rytov, Sov. Phys. JETP 2, 466 (1956).

Schurig, D.

J. B. Pendry, D. Schurig, and D. R. Smith, Science 312, 1780 (2006).
[CrossRef]

Shalaev, V. M.

Shappir, J.

I. Goykhman, B. Desiatov, J. Khurgin, J. Shappir, and U. Levy, Opt. Express 20, 28594 (2012).
[CrossRef]

I. Goykhman, B. Desiatov, J. Khurgin, J. Shappir, and U. Levy, Nano Lett. 11, 2219 (2011).
[CrossRef]

Singh, R.

Smith, D. R.

V. Nguyen, S. Larouche, N. Landy, J. S. Lee, and D. R. Smith, J. Opt. Soc. Am. A 29, 2479 (2012).
[CrossRef]

N. Kundtz and D. R. Smith, Nat. Mater. 9, 129 (2010).
[CrossRef]

J. B. Pendry, D. Schurig, and D. R. Smith, Science 312, 1780 (2006).
[CrossRef]

Sobhani, H.

M. W. Knight, H. Sobhani, P. Nordlander, and N. J. Halas, Science 332, 702 (2011).
[CrossRef]

Sorias, O.

A. Nevet, N. Berkovitch, A. Hayat, P. Ginzburg, S. Ginzach, O. Sorias, and M. Orenstein, Nano Lett. 10, 1848 (2010).
[CrossRef]

Soukoulis, C. M.

W. Dai and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 80, 155407 (2009).
[CrossRef]

Srituravanich, W.

Z. Liu, J. M. Steele, W. Srituravanich, Y. Pikus, C. Sun, and X. Zhang, Nano. Lett. 5, 1726 (2005).
[CrossRef]

W. Srituravanich, N. Fang, C. Sun, Q. Luo, and X. Zhang, Nano Lett. 4, 1085 (2004).
[CrossRef]

Steele, J. M.

Z. Liu, J. M. Steele, W. Srituravanich, Y. Pikus, C. Sun, and X. Zhang, Nano. Lett. 5, 1726 (2005).
[CrossRef]

Stewart, M. E.

M. E. Stewart, C. R. Anderton, L. B. Thompson, J. Maria, S. K. Gray, J. A. Rogers, R. G. Nuzzo, and M. E. Stewart, Chem. Rev. 108, 494 (2008).
[CrossRef]

M. E. Stewart, C. R. Anderton, L. B. Thompson, J. Maria, S. K. Gray, J. A. Rogers, R. G. Nuzzo, and M. E. Stewart, Chem. Rev. 108, 494 (2008).
[CrossRef]

Sun, C.

Z. Liu, J. M. Steele, W. Srituravanich, Y. Pikus, C. Sun, and X. Zhang, Nano. Lett. 5, 1726 (2005).
[CrossRef]

W. Srituravanich, N. Fang, C. Sun, Q. Luo, and X. Zhang, Nano Lett. 4, 1085 (2004).
[CrossRef]

Tait, R. N.

Taylor, A. J.

Thompson, L. B.

M. E. Stewart, C. R. Anderton, L. B. Thompson, J. Maria, S. K. Gray, J. A. Rogers, R. G. Nuzzo, and M. E. Stewart, Chem. Rev. 108, 494 (2008).
[CrossRef]

Tsai, C. H.

Valentine, J.

T. Zentgraf, Y. Liu, M. H. Mikkelsen, J. Valentine, and X. Zhang, Nat. Nanotechnol. 6, 151 (2011).
[CrossRef]

Wang, B.

P. Lalanne, J. P. Hugonin, H. T. Liu, and B. Wang, Surf. Sci. Rep. 64, 453 (2009).
[CrossRef]

Weeber, J. C.

F. López-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, E. Devaux, J. Dintinger, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. González, J. C. Weeber, and A. Dereux, New J. Phys. 10, 033035 (2008).
[CrossRef]

Weiland, U.

K. Giebel, C. Bechinger, S. Herminghaus, M. Riedel, P. Leiderer, U. Weiland, and M. Bastmeyer, Biophys. J. 76, 509 (1999).
[CrossRef]

Weiss, T.

N. Liu, M. Mesch, T. Weiss, M. Hentschel, and H. Giessen, Nano Lett. 10, 2342 (2010).
[CrossRef]

Yanai, A.

P. Ginzburg, A. Nevet, N. Berkovitch, A. Normatov, G. M. Lerman, A. Yanai, U. Levy, and M. Orenstein, Nano Lett. 11, 220 (2011).
[CrossRef]

A. Yanai and U. levy, J. Opt. Soc. Am. B 27, 1523 (2010).
[CrossRef]

G. M. Lerman, A. Yanai, and U. Levy, Nano Lett. 9, 2139 (2009).
[CrossRef]

Zentgraf, T.

T. Zentgraf, Y. Liu, M. H. Mikkelsen, J. Valentine, and X. Zhang, Nat. Nanotechnol. 6, 151 (2011).
[CrossRef]

Y. Liu, T. Zentgraf, G. Bartal, and X. Zhang, Nano Lett. 10, 1991 (2010).
[CrossRef]

Zhang, W.

Zhang, X.

T. Zentgraf, Y. Liu, M. H. Mikkelsen, J. Valentine, and X. Zhang, Nat. Nanotechnol. 6, 151 (2011).
[CrossRef]

Y. Liu, T. Zentgraf, G. Bartal, and X. Zhang, Nano Lett. 10, 1991 (2010).
[CrossRef]

Z. Liu, J. M. Steele, W. Srituravanich, Y. Pikus, C. Sun, and X. Zhang, Nano. Lett. 5, 1726 (2005).
[CrossRef]

W. Srituravanich, N. Fang, C. Sun, Q. Luo, and X. Zhang, Nano Lett. 4, 1085 (2004).
[CrossRef]

Biophys. J.

K. Giebel, C. Bechinger, S. Herminghaus, M. Riedel, P. Leiderer, U. Weiland, and M. Bastmeyer, Biophys. J. 76, 509 (1999).
[CrossRef]

Chem. Phys. Lett.

R. Corn, M. Romagnoli, M. D. Levenson, and M. R. Philpott, Chem. Phys. Lett. 106, 30 (1984).
[CrossRef]

Chem. Rev.

M. E. Stewart, C. R. Anderton, L. B. Thompson, J. Maria, S. K. Gray, J. A. Rogers, R. G. Nuzzo, and M. E. Stewart, Chem. Rev. 108, 494 (2008).
[CrossRef]

Comput. Phys. Commun.

A. F. Oskooi, D. Roundy, M. Ibanescu, P. Bermel, J. D. Joannopoulos, and S. G. Johnson, Comput. Phys. Commun. 181, 687 (2010).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. A

J. Opt. Soc. Am. B

Langmuir

A. G. Brolo, R. Gordon, B. Leathem, and K. L. Kavanagh, Langmuir 20, 4813 (2004).
[CrossRef]

Nano Lett.

W. Srituravanich, N. Fang, C. Sun, Q. Luo, and X. Zhang, Nano Lett. 4, 1085 (2004).
[CrossRef]

N. Liu, M. Mesch, T. Weiss, M. Hentschel, and H. Giessen, Nano Lett. 10, 2342 (2010).
[CrossRef]

P. Ginzburg, A. Nevet, N. Berkovitch, A. Normatov, G. M. Lerman, A. Yanai, U. Levy, and M. Orenstein, Nano Lett. 11, 220 (2011).
[CrossRef]

A. Nevet, N. Berkovitch, A. Hayat, P. Ginzburg, S. Ginzach, O. Sorias, and M. Orenstein, Nano Lett. 10, 1848 (2010).
[CrossRef]

I. Goykhman, B. Desiatov, J. Khurgin, J. Shappir, and U. Levy, Nano Lett. 11, 2219 (2011).
[CrossRef]

G. M. Lerman, A. Yanai, and U. Levy, Nano Lett. 9, 2139 (2009).
[CrossRef]

P. A. Huidobro, M. L. Nesterov, L. Martín-Moreno, and F. J. García-Vidal, Nano Lett. 10, 1985 (2010).
[CrossRef]

Y. Liu, T. Zentgraf, G. Bartal, and X. Zhang, Nano Lett. 10, 1991 (2010).
[CrossRef]

Nano. Lett.

Z. Liu, J. M. Steele, W. Srituravanich, Y. Pikus, C. Sun, and X. Zhang, Nano. Lett. 5, 1726 (2005).
[CrossRef]

Nat. Mater.

S. Palomba, Nat. Mater. 11, 34 (2012).
[CrossRef]

N. Kundtz and D. R. Smith, Nat. Mater. 9, 129 (2010).
[CrossRef]

Nat. Nanotechnol.

T. Zentgraf, Y. Liu, M. H. Mikkelsen, J. Valentine, and X. Zhang, Nat. Nanotechnol. 6, 151 (2011).
[CrossRef]

Nature

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

B. Rothenhaulser and W. Knoll, Nature 332, 615 (1988).
[CrossRef]

New J. Phys.

A. Yu. Nikitin, S. G. Rodrigo, F. J. García-Vidal, and L. Martín-Moreno, New J. Phys. 11, 123020 (2009).
[CrossRef]

F. López-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martín-Moreno, F. J. García-Vidal, E. Devaux, J. Dintinger, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. González, J. C. Weeber, and A. Dereux, New J. Phys. 10, 033035 (2008).
[CrossRef]

Opt. Express

Opt. Lett.

Opt. Mater. Express

Phys. Rev. A

A. Ciatton, C. Rizza, and E. Palange, Phys. Rev. A 83, 043813 (2011).
[CrossRef]

Phys. Rev. B

W. Dai and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. B 80, 155407 (2009).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett.

U. Levy, M. Abashin, K. Ikeda, A. Krishnamoorthy, J. Cunningham, and Y. Fainman, Phys. Rev. Lett. 98, 243901 (2007).
[CrossRef]

Science

M. W. Knight, H. Sobhani, P. Nordlander, and N. J. Halas, Science 332, 702 (2011).
[CrossRef]

J. B. Pendry, D. Schurig, and D. R. Smith, Science 312, 1780 (2006).
[CrossRef]

Sov. Phys. JETP

S. M. Rytov, Sov. Phys. JETP 2, 466 (1956).

Surf. Sci. Rep.

P. Lalanne, J. P. Hugonin, H. T. Liu, and B. Wang, Surf. Sci. Rep. 64, 453 (2009).
[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.

(a) Longitudinal Poynting vector (Pz) of the SPP mode confined at the Au–PMMA interface. Transverse confinement is achieved owing to the graded-index distribution of the PMMA layer. (b) The effective parabolic refractive index of the SPP lens (real part) and (c) the PMMA nanobars width which creates the effective parabolic refractive index plotted in (b).

Fig. 2.
Fig. 2.

3D FDTD simulation of light propagating within the graded-index plasmonic lens structure. The simulation was performed by MEEP [34]. The major magnetic field (Hx) at the interface between PMMA and air is shown. As can be seen, the plasmonic beam is converging toward a focus located 22μm away from the excitation source.

Fig. 3.
Fig. 3.

(a) Schematic drawing showing an overview of the device and the experimental setup including the grating coupler and the graded-index plasmonic lens, the excitation fiber, and the NSOM tip. The scheme illustrates the focusing of the SPP mode as it propagates along the graded-index lens. (b) Cross section of the graded-index lens demonstrating the space variant duty cycle of the PMMA grating; (c) Scanning electron micrograph of the fabricated device. On the right we can observe the grating coupler and the graded-index section. The box on the left is a zoom-in on the dashed region, showing a portion of the graded-index lens.

Fig. 4.
Fig. 4.

NSOM measurement: (a) NSOM signal measuring the light propagation down the lens (between the two black lines) with wavefront as been calculated, in the box—zoom-in on the focus point and (b) a transverse cross section of (a) in the focal plane, which is marked by the dashed line in the zoom-in section.

Equations (2)

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

n=n0(112αx2),
nTE(2)=nTE0+13(Λλπf(1f)(nEP(2)nEA(2)))2,

Metrics