Abstract

A unidirectional plasmonic coupler with ultra-broadband and wide-angle coupling efficiency is proposed and demonstrated. Employing the plasmonic critical angle (PCA) phenomenon in conjunction with the effect of subwavelength metallic gratings, a wide incident angular full-width-half-maximum (AFWHM >28°) coupling efficiency larger than 50% and extinction ratio better than 15 dB over an ultrabroad wavelength range 725–985 nm (bandwidth >260nm) are achieved. The operation principle and performance of the structure are clarified and theoretically illustrated.

© 2014 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. A. Maier, Plasmonics: Fundamentals and Applications (Springer, 2007).
  2. J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
    [CrossRef]
  3. M. Kauranen and A. V. Zayats, Nat. Photonics 6, 737 (2012).
    [CrossRef]
  4. J. Lin, J. P. Balthasar Mueller, Q. Wang, G. Yuan, N. Antoniou, X.-C. Yuan, and F. Capasso, Science 340, 331 (2013).
    [CrossRef]
  5. Q. Li, Y. Song, G. Zhou, Y. Su, and M. Qiu, Opt. Lett. 35, 3153 (2010).
    [CrossRef]
  6. L. Chen, X. Li, and D. Gao, Appl. Phys. B 111, 15 (2013).
    [CrossRef]
  7. A. Baron, E. Devaux, J.-C. Rodier, J.-P. Hugonin, E. Rousseau, C. Genet, T. W. Ebbesen, and P. Lalanne, Nano Lett. 11, 4207 (2011).
    [CrossRef]
  8. L. Cai, G. Li, F. Xiao, Z. Wang, and A. Xu, Opt. Express 18, 19495 (2010).
    [CrossRef]
  9. F. Lopez-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martn-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, E. Devaux, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. Gonzalez, J. C. Weeber, and A. Dereux, Nat. Phys. 3, 324 (2007).
    [CrossRef]
  10. X. Li, Q. Tan, B. Bai, and G. Jin, Appl. Phys. Lett. 98, 251109 (2011).
    [CrossRef]
  11. S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
    [CrossRef]
  12. A. F. Coskun, I. Sencan, T. W. Su, and A. Ozcan, Opt. Express 18, 10510 (2010).
    [CrossRef]
  13. Z. Wang, G. Li, F. Xiao, F. Lu, K. Li, and A. Xu, Opt. Lett. 36, 4584 (2011).
    [CrossRef]
  14. L. Chen, G. P. Wang, Q. Gan, and F. J. Bartoli, Phys. Rev. B 80, 161106 (2009).
    [CrossRef]
  15. E. Verhagen, L. Kuipers, and A. Polman, Nano. Lett. 10, 3665 (2010).
    [CrossRef]
  16. C. Yang, E. J. Teo, T. Goh, S. L. Teo, J. H. Teng, and A. A. Bettiol, Opt. Express 20, 23898 (2012).
    [CrossRef]
  17. J. Chen, Z. Li, S. Yue, J. Xiao, and Q. Gong, Nano Lett. 12, 2494 (2012).
    [CrossRef]
  18. R. Petit, Electromagnetic Theory of Gratings (Springer-Verlag, 1980).
  19. F. Lu, G. Li, F. Xiao, and A. Xu, IEEE Photon. J. 4, 1744 (2012).
    [CrossRef]
  20. Z. Wang, M. Zhang, J. Wang, F. Lu, K. Li, and A. Xu, Appl. Phys. Lett. 101, 061107 (2012).
    [CrossRef]
  21. J. P. Hugonin and P. Lalanne, J. Opt. Soc. Am. A 22, 1844 (2005).
    [CrossRef]
  22. E. D. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids (Academic, 1985).

2013

J. Lin, J. P. Balthasar Mueller, Q. Wang, G. Yuan, N. Antoniou, X.-C. Yuan, and F. Capasso, Science 340, 331 (2013).
[CrossRef]

L. Chen, X. Li, and D. Gao, Appl. Phys. B 111, 15 (2013).
[CrossRef]

2012

M. Kauranen and A. V. Zayats, Nat. Photonics 6, 737 (2012).
[CrossRef]

J. Chen, Z. Li, S. Yue, J. Xiao, and Q. Gong, Nano Lett. 12, 2494 (2012).
[CrossRef]

F. Lu, G. Li, F. Xiao, and A. Xu, IEEE Photon. J. 4, 1744 (2012).
[CrossRef]

Z. Wang, M. Zhang, J. Wang, F. Lu, K. Li, and A. Xu, Appl. Phys. Lett. 101, 061107 (2012).
[CrossRef]

C. Yang, E. J. Teo, T. Goh, S. L. Teo, J. H. Teng, and A. A. Bettiol, Opt. Express 20, 23898 (2012).
[CrossRef]

2011

Z. Wang, G. Li, F. Xiao, F. Lu, K. Li, and A. Xu, Opt. Lett. 36, 4584 (2011).
[CrossRef]

A. Baron, E. Devaux, J.-C. Rodier, J.-P. Hugonin, E. Rousseau, C. Genet, T. W. Ebbesen, and P. Lalanne, Nano Lett. 11, 4207 (2011).
[CrossRef]

X. Li, Q. Tan, B. Bai, and G. Jin, Appl. Phys. Lett. 98, 251109 (2011).
[CrossRef]

2010

2009

L. Chen, G. P. Wang, Q. Gan, and F. J. Bartoli, Phys. Rev. B 80, 161106 (2009).
[CrossRef]

2007

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

F. Lopez-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martn-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, E. Devaux, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. Gonzalez, J. C. Weeber, and A. Dereux, Nat. Phys. 3, 324 (2007).
[CrossRef]

2005

Antoniou, N.

J. Lin, J. P. Balthasar Mueller, Q. Wang, G. Yuan, N. Antoniou, X.-C. Yuan, and F. Capasso, Science 340, 331 (2013).
[CrossRef]

Bai, B.

X. Li, Q. Tan, B. Bai, and G. Jin, Appl. Phys. Lett. 98, 251109 (2011).
[CrossRef]

Balis, U. J.

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

Balthasar Mueller, J. P.

J. Lin, J. P. Balthasar Mueller, Q. Wang, G. Yuan, N. Antoniou, X.-C. Yuan, and F. Capasso, Science 340, 331 (2013).
[CrossRef]

Barnard, E. S.

J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
[CrossRef]

Baron, A.

A. Baron, E. Devaux, J.-C. Rodier, J.-P. Hugonin, E. Rousseau, C. Genet, T. W. Ebbesen, and P. Lalanne, Nano Lett. 11, 4207 (2011).
[CrossRef]

Bartoli, F. J.

L. Chen, G. P. Wang, Q. Gan, and F. J. Bartoli, Phys. Rev. B 80, 161106 (2009).
[CrossRef]

Bell, D. W.

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

Bettiol, A. A.

Bozhevolnyi, S. I.

F. Lopez-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martn-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, E. Devaux, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. Gonzalez, J. C. Weeber, and A. Dereux, Nat. Phys. 3, 324 (2007).
[CrossRef]

Brongersma, M. L.

J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
[CrossRef]

Cai, L.

Cai, W.

J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
[CrossRef]

Capasso, F.

J. Lin, J. P. Balthasar Mueller, Q. Wang, G. Yuan, N. Antoniou, X.-C. Yuan, and F. Capasso, Science 340, 331 (2013).
[CrossRef]

Chen, J.

J. Chen, Z. Li, S. Yue, J. Xiao, and Q. Gong, Nano Lett. 12, 2494 (2012).
[CrossRef]

Chen, L.

L. Chen, X. Li, and D. Gao, Appl. Phys. B 111, 15 (2013).
[CrossRef]

L. Chen, G. P. Wang, Q. Gan, and F. J. Bartoli, Phys. Rev. B 80, 161106 (2009).
[CrossRef]

Coskun, A. F.

Dereux, A.

F. Lopez-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martn-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, E. Devaux, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. Gonzalez, J. C. Weeber, and A. Dereux, Nat. Phys. 3, 324 (2007).
[CrossRef]

Devaux, E.

A. Baron, E. Devaux, J.-C. Rodier, J.-P. Hugonin, E. Rousseau, C. Genet, T. W. Ebbesen, and P. Lalanne, Nano Lett. 11, 4207 (2011).
[CrossRef]

F. Lopez-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martn-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, E. Devaux, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. Gonzalez, J. C. Weeber, and A. Dereux, Nat. Phys. 3, 324 (2007).
[CrossRef]

Digumarthy, S.

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

Ebbesen, T. W.

A. Baron, E. Devaux, J.-C. Rodier, J.-P. Hugonin, E. Rousseau, C. Genet, T. W. Ebbesen, and P. Lalanne, Nano Lett. 11, 4207 (2011).
[CrossRef]

F. Lopez-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martn-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, E. Devaux, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. Gonzalez, J. C. Weeber, and A. Dereux, Nat. Phys. 3, 324 (2007).
[CrossRef]

Gan, Q.

L. Chen, G. P. Wang, Q. Gan, and F. J. Bartoli, Phys. Rev. B 80, 161106 (2009).
[CrossRef]

Gao, D.

L. Chen, X. Li, and D. Gao, Appl. Phys. B 111, 15 (2013).
[CrossRef]

Garcia-Vidal, F. J.

F. Lopez-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martn-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, E. Devaux, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. Gonzalez, J. C. Weeber, and A. Dereux, Nat. Phys. 3, 324 (2007).
[CrossRef]

Genet, C.

A. Baron, E. Devaux, J.-C. Rodier, J.-P. Hugonin, E. Rousseau, C. Genet, T. W. Ebbesen, and P. Lalanne, Nano Lett. 11, 4207 (2011).
[CrossRef]

Goh, T.

Gong, Q.

J. Chen, Z. Li, S. Yue, J. Xiao, and Q. Gong, Nano Lett. 12, 2494 (2012).
[CrossRef]

Gonzalez, M. U.

F. Lopez-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martn-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, E. Devaux, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. Gonzalez, J. C. Weeber, and A. Dereux, Nat. Phys. 3, 324 (2007).
[CrossRef]

Haber, D. A.

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

Hugonin, J. P.

Hugonin, J.-P.

A. Baron, E. Devaux, J.-C. Rodier, J.-P. Hugonin, E. Rousseau, C. Genet, T. W. Ebbesen, and P. Lalanne, Nano Lett. 11, 4207 (2011).
[CrossRef]

Irimia, D.

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

Jin, G.

X. Li, Q. Tan, B. Bai, and G. Jin, Appl. Phys. Lett. 98, 251109 (2011).
[CrossRef]

Jun, Y. C.

J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
[CrossRef]

Kauranen, M.

M. Kauranen and A. V. Zayats, Nat. Photonics 6, 737 (2012).
[CrossRef]

Krenn, J. R.

F. Lopez-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martn-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, E. Devaux, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. Gonzalez, J. C. Weeber, and A. Dereux, Nat. Phys. 3, 324 (2007).
[CrossRef]

Kuipers, L.

E. Verhagen, L. Kuipers, and A. Polman, Nano. Lett. 10, 3665 (2010).
[CrossRef]

Kwak, E. L.

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

Lalanne, P.

A. Baron, E. Devaux, J.-C. Rodier, J.-P. Hugonin, E. Rousseau, C. Genet, T. W. Ebbesen, and P. Lalanne, Nano Lett. 11, 4207 (2011).
[CrossRef]

J. P. Hugonin and P. Lalanne, J. Opt. Soc. Am. A 22, 1844 (2005).
[CrossRef]

Li, G.

Li, K.

Z. Wang, M. Zhang, J. Wang, F. Lu, K. Li, and A. Xu, Appl. Phys. Lett. 101, 061107 (2012).
[CrossRef]

Z. Wang, G. Li, F. Xiao, F. Lu, K. Li, and A. Xu, Opt. Lett. 36, 4584 (2011).
[CrossRef]

Li, Q.

Li, X.

L. Chen, X. Li, and D. Gao, Appl. Phys. B 111, 15 (2013).
[CrossRef]

X. Li, Q. Tan, B. Bai, and G. Jin, Appl. Phys. Lett. 98, 251109 (2011).
[CrossRef]

Li, Z.

J. Chen, Z. Li, S. Yue, J. Xiao, and Q. Gong, Nano Lett. 12, 2494 (2012).
[CrossRef]

Lin, J.

J. Lin, J. P. Balthasar Mueller, Q. Wang, G. Yuan, N. Antoniou, X.-C. Yuan, and F. Capasso, Science 340, 331 (2013).
[CrossRef]

Lopez-Tejeira, F.

F. Lopez-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martn-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, E. Devaux, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. Gonzalez, J. C. Weeber, and A. Dereux, Nat. Phys. 3, 324 (2007).
[CrossRef]

Lu, F.

Z. Wang, M. Zhang, J. Wang, F. Lu, K. Li, and A. Xu, Appl. Phys. Lett. 101, 061107 (2012).
[CrossRef]

F. Lu, G. Li, F. Xiao, and A. Xu, IEEE Photon. J. 4, 1744 (2012).
[CrossRef]

Z. Wang, G. Li, F. Xiao, F. Lu, K. Li, and A. Xu, Opt. Lett. 36, 4584 (2011).
[CrossRef]

Maheswaran, S.

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

Maier, S. A.

S. A. Maier, Plasmonics: Fundamentals and Applications (Springer, 2007).

Martn-Moreno, L.

F. Lopez-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martn-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, E. Devaux, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. Gonzalez, J. C. Weeber, and A. Dereux, Nat. Phys. 3, 324 (2007).
[CrossRef]

Muzikansky, A.

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

Nagrath, S.

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

Ozcan, A.

Palik, E. D.

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

Petit, R.

R. Petit, Electromagnetic Theory of Gratings (Springer-Verlag, 1980).

Polman, A.

E. Verhagen, L. Kuipers, and A. Polman, Nano. Lett. 10, 3665 (2010).
[CrossRef]

Qiu, M.

Radko, I. P.

F. Lopez-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martn-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, E. Devaux, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. Gonzalez, J. C. Weeber, and A. Dereux, Nat. Phys. 3, 324 (2007).
[CrossRef]

Rodier, J.-C.

A. Baron, E. Devaux, J.-C. Rodier, J.-P. Hugonin, E. Rousseau, C. Genet, T. W. Ebbesen, and P. Lalanne, Nano Lett. 11, 4207 (2011).
[CrossRef]

Rodrigo, S. G.

F. Lopez-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martn-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, E. Devaux, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. Gonzalez, J. C. Weeber, and A. Dereux, Nat. Phys. 3, 324 (2007).
[CrossRef]

Rousseau, E.

A. Baron, E. Devaux, J.-C. Rodier, J.-P. Hugonin, E. Rousseau, C. Genet, T. W. Ebbesen, and P. Lalanne, Nano Lett. 11, 4207 (2011).
[CrossRef]

Ryan, P.

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

Schuller, J. A.

J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
[CrossRef]

Sencan, I.

Sequist, L. V.

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

Smith, M. R.

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

Song, Y.

Su, T. W.

Su, Y.

Tan, Q.

X. Li, Q. Tan, B. Bai, and G. Jin, Appl. Phys. Lett. 98, 251109 (2011).
[CrossRef]

Teng, J. H.

Teo, E. J.

Teo, S. L.

Tompkins, R. G.

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

Toner, M.

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

Ulkus, L.

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

Verhagen, E.

E. Verhagen, L. Kuipers, and A. Polman, Nano. Lett. 10, 3665 (2010).
[CrossRef]

Wang, G. P.

L. Chen, G. P. Wang, Q. Gan, and F. J. Bartoli, Phys. Rev. B 80, 161106 (2009).
[CrossRef]

Wang, J.

Z. Wang, M. Zhang, J. Wang, F. Lu, K. Li, and A. Xu, Appl. Phys. Lett. 101, 061107 (2012).
[CrossRef]

Wang, Q.

J. Lin, J. P. Balthasar Mueller, Q. Wang, G. Yuan, N. Antoniou, X.-C. Yuan, and F. Capasso, Science 340, 331 (2013).
[CrossRef]

Wang, Z.

Weeber, J. C.

F. Lopez-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martn-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, E. Devaux, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. Gonzalez, J. C. Weeber, and A. Dereux, Nat. Phys. 3, 324 (2007).
[CrossRef]

White, J. S.

J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
[CrossRef]

Xiao, F.

Xiao, J.

J. Chen, Z. Li, S. Yue, J. Xiao, and Q. Gong, Nano Lett. 12, 2494 (2012).
[CrossRef]

Xu, A.

Z. Wang, M. Zhang, J. Wang, F. Lu, K. Li, and A. Xu, Appl. Phys. Lett. 101, 061107 (2012).
[CrossRef]

F. Lu, G. Li, F. Xiao, and A. Xu, IEEE Photon. J. 4, 1744 (2012).
[CrossRef]

Z. Wang, G. Li, F. Xiao, F. Lu, K. Li, and A. Xu, Opt. Lett. 36, 4584 (2011).
[CrossRef]

L. Cai, G. Li, F. Xiao, Z. Wang, and A. Xu, Opt. Express 18, 19495 (2010).
[CrossRef]

Yang, C.

Yuan, G.

J. Lin, J. P. Balthasar Mueller, Q. Wang, G. Yuan, N. Antoniou, X.-C. Yuan, and F. Capasso, Science 340, 331 (2013).
[CrossRef]

Yuan, X.-C.

J. Lin, J. P. Balthasar Mueller, Q. Wang, G. Yuan, N. Antoniou, X.-C. Yuan, and F. Capasso, Science 340, 331 (2013).
[CrossRef]

Yue, S.

J. Chen, Z. Li, S. Yue, J. Xiao, and Q. Gong, Nano Lett. 12, 2494 (2012).
[CrossRef]

Zayats, A. V.

M. Kauranen and A. V. Zayats, Nat. Photonics 6, 737 (2012).
[CrossRef]

Zhang, M.

Z. Wang, M. Zhang, J. Wang, F. Lu, K. Li, and A. Xu, Appl. Phys. Lett. 101, 061107 (2012).
[CrossRef]

Zhou, G.

Appl. Phys. B

L. Chen, X. Li, and D. Gao, Appl. Phys. B 111, 15 (2013).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett.

X. Li, Q. Tan, B. Bai, and G. Jin, Appl. Phys. Lett. 98, 251109 (2011).
[CrossRef]

Z. Wang, M. Zhang, J. Wang, F. Lu, K. Li, and A. Xu, Appl. Phys. Lett. 101, 061107 (2012).
[CrossRef]

IEEE Photon. J.

F. Lu, G. Li, F. Xiao, and A. Xu, IEEE Photon. J. 4, 1744 (2012).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. A

Nano Lett.

J. Chen, Z. Li, S. Yue, J. Xiao, and Q. Gong, Nano Lett. 12, 2494 (2012).
[CrossRef]

A. Baron, E. Devaux, J.-C. Rodier, J.-P. Hugonin, E. Rousseau, C. Genet, T. W. Ebbesen, and P. Lalanne, Nano Lett. 11, 4207 (2011).
[CrossRef]

Nano. Lett.

E. Verhagen, L. Kuipers, and A. Polman, Nano. Lett. 10, 3665 (2010).
[CrossRef]

Nat. Mater.

J. A. Schuller, E. S. Barnard, W. Cai, Y. C. Jun, J. S. White, and M. L. Brongersma, Nat. Mater. 9, 193 (2010).
[CrossRef]

Nat. Photonics

M. Kauranen and A. V. Zayats, Nat. Photonics 6, 737 (2012).
[CrossRef]

Nat. Phys.

F. Lopez-Tejeira, S. G. Rodrigo, L. Martn-Moreno, F. J. Garcia-Vidal, E. Devaux, T. W. Ebbesen, J. R. Krenn, I. P. Radko, S. I. Bozhevolnyi, M. U. Gonzalez, J. C. Weeber, and A. Dereux, Nat. Phys. 3, 324 (2007).
[CrossRef]

Nature

S. Nagrath, L. V. Sequist, S. Maheswaran, D. W. Bell, D. Irimia, L. Ulkus, M. R. Smith, E. L. Kwak, S. Digumarthy, A. Muzikansky, P. Ryan, U. J. Balis, R. G. Tompkins, D. A. Haber, and M. Toner, Nature 450, 1235 (2007).
[CrossRef]

Opt. Express

Opt. Lett.

Phys. Rev. B

L. Chen, G. P. Wang, Q. Gan, and F. J. Bartoli, Phys. Rev. B 80, 161106 (2009).
[CrossRef]

Science

J. Lin, J. P. Balthasar Mueller, Q. Wang, G. Yuan, N. Antoniou, X.-C. Yuan, and F. Capasso, Science 340, 331 (2013).
[CrossRef]

Other

S. A. Maier, Plasmonics: Fundamentals and Applications (Springer, 2007).

R. Petit, Electromagnetic Theory of Gratings (Springer-Verlag, 1980).

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 (8)

Fig. 1.
Fig. 1.

Schematic of the proposed unidirectional structure composed of a dielectric-coated metallic structure milled with N periodic nanoslits of width w and period p. The TM-polarized plane wave obliquely impinges on the structure from the substrate.

Fig. 2.
Fig. 2.

Calculated dependence of the real parts of the effective refractive index neff of propagating modes supported by the MDA waveguide on the dielectric film thickness hd. The green, blue, and red lines stand for the cases of λ=700, 800, and 900 nm, respectively.

Fig. 3.
Fig. 3.

Coupling efficiency of the forward- (η+) and backward-going (η) plasmonic modes with incident angle θ for different hm, where hd=300nm. The other parameters are set as λ=800nm, nsub=1.46, nd=1.3, N=10, w=100nm, and p=200nm.

Fig. 4.
Fig. 4.

Coupling efficiency η± as a function of p and θ. The black and violet dashed lines stand for θg,m=0 and θc, while the vertical white dashed lines indicate the necessary conditions of p=λ/(nsub+nd). The red dashed line stands for θg,m=1. The calculations were performed with λ=800nm, f=0.5, hm=300nm, and hd=300nm.

Fig. 5.
Fig. 5.

Coupling efficiency η± as a function of λ and θ. The black and red dashed lines stand for the θg for m=0 (a) and m=1 (b), respectively, and the corresponding narrower AFWHMs at λ=800nm are labeled. The calculations were performed with p=400nm, w=100nm, hm=300nm, and hd=300nm.

Fig. 6.
Fig. 6.

Dependence of η+ and extinction ratio ER on λ and θ. (a) Black and violet dashed lines stand for θg,m=0 and θc, respectively, and the blue curve is the contour of η+=0.5. (b) Extinction ratio (ER) as a function of θ and λ, and the black curve stands for the contour of ER=15dB. Calculations were performed with p=200nm, hm=300nm, and hd=300nm; other parameters are the same as those in Fig. 3.

Fig. 7.
Fig. 7.

Scattered field |Hx,sc| under TM-polarized illumination of unitary amplitude of |Hx,in| at θ=56°, λ=800nm (a) and λ=900nm (b) Green lines outline structures under analysis.

Fig. 8.
Fig. 8.

Coupling efficiency η± as a function of f and θ. Black and violet dashed lines stand for θg,m=0 and θc. Calculations were performed with hm=300nm, hd=300nm, and f=w/p; other parameters are same as those in Fig. 3.

Equations (1)

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

±k0pRe(neff)=k0pnsubsinθg,m±+2mπ,

Metrics