Abstract

The first demonstration, to our knowledge, of near-field imaging using subwavelength plasmonic apertures with a terahertz quantum cascade laser source is presented. “Bull’s-eye” apertures, featuring subwavelength circular apertures flanked by periodic annular corrugations were created using a novel fabrication method. A fivefold increase in intensity was observed for plasmonic apertures over plain apertures of the same diameter. Detailed studies of the transmitted beam profiles were undertaken for apertures with both planarized and corrugated exit facets, with the former producing spatially uniform intensity profiles and subwavelength spatial resolution. Finally, a proof-of-concept imaging experiment is presented, where an inhomogeneous pharmaceutical drug coating is investigated.

© 2011 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. K. Kawese, Y. Ogawa, Y. Watanabe, and H. Inouse, Opt. Express 11, 2549 (2003).
    [CrossRef]
  2. L. Ho, R. Muller, M. Romer, K. C. Gordon, J. Heinamaki, P. Kleinebudde, M. Pepper, T. Rades, Y. C. Shen, C. J. Strachan, P. F. Taday, and J. A. Zeitler, J. Control. Release 119, 253 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. P. Dean, N. K. Saat, S. P. Khanna, M. Salih, A. Burnett, J. Cunningham, E. H. Linfield, and A. G. Davies, Opt. Express 17, 20631 (2009).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. R. Degl’Innocenti, M. Montinaro, J. Xu, V. Piazza, P. Pinque, A. Tredicucci, F. Beltram, H. E. Beere, and D. A. Ritchie, Opt. Express 17, 23785 (2009).
    [CrossRef]
  5. H. A. Bethe, Phys. Rev. 66, 163 (1944).
    [CrossRef]
  6. K. Ishihara, T. Ikari, H. Minamide, J. Shikata, K. Ohashi, H. Yokoyama, and H. Ito, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L929 (2005).
    [CrossRef]
  7. K. Ishihara, G. Hatakoshi, T. Ikari, H. Minamide, H. Ito, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1005 (2005).
    [CrossRef]
  8. N. Yu, Q. J. Wang, M. A. Kats, J. A. Fan, S. P. Khanna, L. Li, A. G. Davies, E. H. Linfield, and F. Capasso, Nat. Mater. 9, 730 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. S. Barbieri, J. Alton, H. E. Beere, J. Fowler, E. H. Linfield, and D. A. Ritchie, Appl. Phys. Lett. 85, 1674 (2004).
    [CrossRef]
  10. L.Augsburger and S.W.Hoag, eds., Pharmaceutical Dosage Forms: Tablets (Informa Healthcare, 2008).
  11. C. J. Strachan, P. F. Taday, D. A. Newnham, K. C. Gordon, J. A. Zeitler, M. Pepper, and T. Rades, J. Pharm. Sci. 94, 837 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]

2010 (1)

N. Yu, Q. J. Wang, M. A. Kats, J. A. Fan, S. P. Khanna, L. Li, A. G. Davies, E. H. Linfield, and F. Capasso, Nat. Mater. 9, 730 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

2009 (2)

2008 (1)

L.Augsburger and S.W.Hoag, eds., Pharmaceutical Dosage Forms: Tablets (Informa Healthcare, 2008).

2007 (1)

L. Ho, R. Muller, M. Romer, K. C. Gordon, J. Heinamaki, P. Kleinebudde, M. Pepper, T. Rades, Y. C. Shen, C. J. Strachan, P. F. Taday, and J. A. Zeitler, J. Control. Release 119, 253 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

2005 (3)

K. Ishihara, T. Ikari, H. Minamide, J. Shikata, K. Ohashi, H. Yokoyama, and H. Ito, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L929 (2005).
[CrossRef]

K. Ishihara, G. Hatakoshi, T. Ikari, H. Minamide, H. Ito, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1005 (2005).
[CrossRef]

C. J. Strachan, P. F. Taday, D. A. Newnham, K. C. Gordon, J. A. Zeitler, M. Pepper, and T. Rades, J. Pharm. Sci. 94, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

2004 (1)

S. Barbieri, J. Alton, H. E. Beere, J. Fowler, E. H. Linfield, and D. A. Ritchie, Appl. Phys. Lett. 85, 1674 (2004).
[CrossRef]

2003 (1)

1944 (1)

H. A. Bethe, Phys. Rev. 66, 163 (1944).
[CrossRef]

Alton, J.

S. Barbieri, J. Alton, H. E. Beere, J. Fowler, E. H. Linfield, and D. A. Ritchie, Appl. Phys. Lett. 85, 1674 (2004).
[CrossRef]

Barbieri, S.

S. Barbieri, J. Alton, H. E. Beere, J. Fowler, E. H. Linfield, and D. A. Ritchie, Appl. Phys. Lett. 85, 1674 (2004).
[CrossRef]

Beere, H. E.

R. Degl’Innocenti, M. Montinaro, J. Xu, V. Piazza, P. Pinque, A. Tredicucci, F. Beltram, H. E. Beere, and D. A. Ritchie, Opt. Express 17, 23785 (2009).
[CrossRef]

S. Barbieri, J. Alton, H. E. Beere, J. Fowler, E. H. Linfield, and D. A. Ritchie, Appl. Phys. Lett. 85, 1674 (2004).
[CrossRef]

Beltram, F.

Bethe, H. A.

H. A. Bethe, Phys. Rev. 66, 163 (1944).
[CrossRef]

Burnett, A.

Capasso, F.

N. Yu, Q. J. Wang, M. A. Kats, J. A. Fan, S. P. Khanna, L. Li, A. G. Davies, E. H. Linfield, and F. Capasso, Nat. Mater. 9, 730 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Cunningham, J.

Davies, A. G.

N. Yu, Q. J. Wang, M. A. Kats, J. A. Fan, S. P. Khanna, L. Li, A. G. Davies, E. H. Linfield, and F. Capasso, Nat. Mater. 9, 730 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

P. Dean, N. K. Saat, S. P. Khanna, M. Salih, A. Burnett, J. Cunningham, E. H. Linfield, and A. G. Davies, Opt. Express 17, 20631 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Dean, P.

Degl’Innocenti, R.

Fan, J. A.

N. Yu, Q. J. Wang, M. A. Kats, J. A. Fan, S. P. Khanna, L. Li, A. G. Davies, E. H. Linfield, and F. Capasso, Nat. Mater. 9, 730 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Fowler, J.

S. Barbieri, J. Alton, H. E. Beere, J. Fowler, E. H. Linfield, and D. A. Ritchie, Appl. Phys. Lett. 85, 1674 (2004).
[CrossRef]

Gordon, K. C.

L. Ho, R. Muller, M. Romer, K. C. Gordon, J. Heinamaki, P. Kleinebudde, M. Pepper, T. Rades, Y. C. Shen, C. J. Strachan, P. F. Taday, and J. A. Zeitler, J. Control. Release 119, 253 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

C. J. Strachan, P. F. Taday, D. A. Newnham, K. C. Gordon, J. A. Zeitler, M. Pepper, and T. Rades, J. Pharm. Sci. 94, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Hatakoshi, G.

K. Ishihara, G. Hatakoshi, T. Ikari, H. Minamide, H. Ito, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1005 (2005).
[CrossRef]

Heinamaki, J.

L. Ho, R. Muller, M. Romer, K. C. Gordon, J. Heinamaki, P. Kleinebudde, M. Pepper, T. Rades, Y. C. Shen, C. J. Strachan, P. F. Taday, and J. A. Zeitler, J. Control. Release 119, 253 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Ho, L.

L. Ho, R. Muller, M. Romer, K. C. Gordon, J. Heinamaki, P. Kleinebudde, M. Pepper, T. Rades, Y. C. Shen, C. J. Strachan, P. F. Taday, and J. A. Zeitler, J. Control. Release 119, 253 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Ikari, T.

K. Ishihara, T. Ikari, H. Minamide, J. Shikata, K. Ohashi, H. Yokoyama, and H. Ito, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L929 (2005).
[CrossRef]

K. Ishihara, G. Hatakoshi, T. Ikari, H. Minamide, H. Ito, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1005 (2005).
[CrossRef]

Inouse, H.

Ishihara, K.

K. Ishihara, T. Ikari, H. Minamide, J. Shikata, K. Ohashi, H. Yokoyama, and H. Ito, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L929 (2005).
[CrossRef]

K. Ishihara, G. Hatakoshi, T. Ikari, H. Minamide, H. Ito, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1005 (2005).
[CrossRef]

Ito, H.

K. Ishihara, T. Ikari, H. Minamide, J. Shikata, K. Ohashi, H. Yokoyama, and H. Ito, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L929 (2005).
[CrossRef]

K. Ishihara, G. Hatakoshi, T. Ikari, H. Minamide, H. Ito, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1005 (2005).
[CrossRef]

Kats, M. A.

N. Yu, Q. J. Wang, M. A. Kats, J. A. Fan, S. P. Khanna, L. Li, A. G. Davies, E. H. Linfield, and F. Capasso, Nat. Mater. 9, 730 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Kawese, K.

Khanna, S. P.

N. Yu, Q. J. Wang, M. A. Kats, J. A. Fan, S. P. Khanna, L. Li, A. G. Davies, E. H. Linfield, and F. Capasso, Nat. Mater. 9, 730 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

P. Dean, N. K. Saat, S. P. Khanna, M. Salih, A. Burnett, J. Cunningham, E. H. Linfield, and A. G. Davies, Opt. Express 17, 20631 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Kleinebudde, P.

L. Ho, R. Muller, M. Romer, K. C. Gordon, J. Heinamaki, P. Kleinebudde, M. Pepper, T. Rades, Y. C. Shen, C. J. Strachan, P. F. Taday, and J. A. Zeitler, J. Control. Release 119, 253 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Li, L.

N. Yu, Q. J. Wang, M. A. Kats, J. A. Fan, S. P. Khanna, L. Li, A. G. Davies, E. H. Linfield, and F. Capasso, Nat. Mater. 9, 730 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Linfield, E. H.

N. Yu, Q. J. Wang, M. A. Kats, J. A. Fan, S. P. Khanna, L. Li, A. G. Davies, E. H. Linfield, and F. Capasso, Nat. Mater. 9, 730 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

P. Dean, N. K. Saat, S. P. Khanna, M. Salih, A. Burnett, J. Cunningham, E. H. Linfield, and A. G. Davies, Opt. Express 17, 20631 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

S. Barbieri, J. Alton, H. E. Beere, J. Fowler, E. H. Linfield, and D. A. Ritchie, Appl. Phys. Lett. 85, 1674 (2004).
[CrossRef]

Minamide, H.

K. Ishihara, G. Hatakoshi, T. Ikari, H. Minamide, H. Ito, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1005 (2005).
[CrossRef]

K. Ishihara, T. Ikari, H. Minamide, J. Shikata, K. Ohashi, H. Yokoyama, and H. Ito, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L929 (2005).
[CrossRef]

Montinaro, M.

Muller, R.

L. Ho, R. Muller, M. Romer, K. C. Gordon, J. Heinamaki, P. Kleinebudde, M. Pepper, T. Rades, Y. C. Shen, C. J. Strachan, P. F. Taday, and J. A. Zeitler, J. Control. Release 119, 253 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Newnham, D. A.

C. J. Strachan, P. F. Taday, D. A. Newnham, K. C. Gordon, J. A. Zeitler, M. Pepper, and T. Rades, J. Pharm. Sci. 94, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Ogawa, Y.

Ohashi, K.

K. Ishihara, G. Hatakoshi, T. Ikari, H. Minamide, H. Ito, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1005 (2005).
[CrossRef]

K. Ishihara, T. Ikari, H. Minamide, J. Shikata, K. Ohashi, H. Yokoyama, and H. Ito, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L929 (2005).
[CrossRef]

Pepper, M.

L. Ho, R. Muller, M. Romer, K. C. Gordon, J. Heinamaki, P. Kleinebudde, M. Pepper, T. Rades, Y. C. Shen, C. J. Strachan, P. F. Taday, and J. A. Zeitler, J. Control. Release 119, 253 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

C. J. Strachan, P. F. Taday, D. A. Newnham, K. C. Gordon, J. A. Zeitler, M. Pepper, and T. Rades, J. Pharm. Sci. 94, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Piazza, V.

Pinque, P.

Rades, T.

L. Ho, R. Muller, M. Romer, K. C. Gordon, J. Heinamaki, P. Kleinebudde, M. Pepper, T. Rades, Y. C. Shen, C. J. Strachan, P. F. Taday, and J. A. Zeitler, J. Control. Release 119, 253 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

C. J. Strachan, P. F. Taday, D. A. Newnham, K. C. Gordon, J. A. Zeitler, M. Pepper, and T. Rades, J. Pharm. Sci. 94, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Ritchie, D. A.

R. Degl’Innocenti, M. Montinaro, J. Xu, V. Piazza, P. Pinque, A. Tredicucci, F. Beltram, H. E. Beere, and D. A. Ritchie, Opt. Express 17, 23785 (2009).
[CrossRef]

S. Barbieri, J. Alton, H. E. Beere, J. Fowler, E. H. Linfield, and D. A. Ritchie, Appl. Phys. Lett. 85, 1674 (2004).
[CrossRef]

Romer, M.

L. Ho, R. Muller, M. Romer, K. C. Gordon, J. Heinamaki, P. Kleinebudde, M. Pepper, T. Rades, Y. C. Shen, C. J. Strachan, P. F. Taday, and J. A. Zeitler, J. Control. Release 119, 253 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Saat, N. K.

Salih, M.

Shen, Y. C.

L. Ho, R. Muller, M. Romer, K. C. Gordon, J. Heinamaki, P. Kleinebudde, M. Pepper, T. Rades, Y. C. Shen, C. J. Strachan, P. F. Taday, and J. A. Zeitler, J. Control. Release 119, 253 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Shikata, J.

K. Ishihara, T. Ikari, H. Minamide, J. Shikata, K. Ohashi, H. Yokoyama, and H. Ito, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L929 (2005).
[CrossRef]

Strachan, C. J.

L. Ho, R. Muller, M. Romer, K. C. Gordon, J. Heinamaki, P. Kleinebudde, M. Pepper, T. Rades, Y. C. Shen, C. J. Strachan, P. F. Taday, and J. A. Zeitler, J. Control. Release 119, 253 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

C. J. Strachan, P. F. Taday, D. A. Newnham, K. C. Gordon, J. A. Zeitler, M. Pepper, and T. Rades, J. Pharm. Sci. 94, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Taday, P. F.

L. Ho, R. Muller, M. Romer, K. C. Gordon, J. Heinamaki, P. Kleinebudde, M. Pepper, T. Rades, Y. C. Shen, C. J. Strachan, P. F. Taday, and J. A. Zeitler, J. Control. Release 119, 253 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

C. J. Strachan, P. F. Taday, D. A. Newnham, K. C. Gordon, J. A. Zeitler, M. Pepper, and T. Rades, J. Pharm. Sci. 94, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Tredicucci, A.

Wang, Q. J.

N. Yu, Q. J. Wang, M. A. Kats, J. A. Fan, S. P. Khanna, L. Li, A. G. Davies, E. H. Linfield, and F. Capasso, Nat. Mater. 9, 730 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Watanabe, Y.

Xu, J.

Yokoyama, H.

K. Ishihara, T. Ikari, H. Minamide, J. Shikata, K. Ohashi, H. Yokoyama, and H. Ito, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L929 (2005).
[CrossRef]

Yu, N.

N. Yu, Q. J. Wang, M. A. Kats, J. A. Fan, S. P. Khanna, L. Li, A. G. Davies, E. H. Linfield, and F. Capasso, Nat. Mater. 9, 730 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Zeitler, J. A.

L. Ho, R. Muller, M. Romer, K. C. Gordon, J. Heinamaki, P. Kleinebudde, M. Pepper, T. Rades, Y. C. Shen, C. J. Strachan, P. F. Taday, and J. A. Zeitler, J. Control. Release 119, 253 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

C. J. Strachan, P. F. Taday, D. A. Newnham, K. C. Gordon, J. A. Zeitler, M. Pepper, and T. Rades, J. Pharm. Sci. 94, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Appl. Phys. Lett. (1)

S. Barbieri, J. Alton, H. E. Beere, J. Fowler, E. H. Linfield, and D. A. Ritchie, Appl. Phys. Lett. 85, 1674 (2004).
[CrossRef]

J. Control. Release (1)

L. Ho, R. Muller, M. Romer, K. C. Gordon, J. Heinamaki, P. Kleinebudde, M. Pepper, T. Rades, Y. C. Shen, C. J. Strachan, P. F. Taday, and J. A. Zeitler, J. Control. Release 119, 253 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

J. Pharm. Sci. (1)

C. J. Strachan, P. F. Taday, D. A. Newnham, K. C. Gordon, J. A. Zeitler, M. Pepper, and T. Rades, J. Pharm. Sci. 94, 837 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Jpn. J. Appl. Phys. (2)

K. Ishihara, T. Ikari, H. Minamide, J. Shikata, K. Ohashi, H. Yokoyama, and H. Ito, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L929 (2005).
[CrossRef]

K. Ishihara, G. Hatakoshi, T. Ikari, H. Minamide, H. Ito, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1005 (2005).
[CrossRef]

Nat. Mater. (1)

N. Yu, Q. J. Wang, M. A. Kats, J. A. Fan, S. P. Khanna, L. Li, A. G. Davies, E. H. Linfield, and F. Capasso, Nat. Mater. 9, 730 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Express (3)

Phys. Rev. (1)

H. A. Bethe, Phys. Rev. 66, 163 (1944).
[CrossRef]

Other (1)

L.Augsburger and S.W.Hoag, eds., Pharmaceutical Dosage Forms: Tablets (Informa Healthcare, 2008).

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) Cross section of the initial double-corrugated devices, displaying the fabrication process. (b) Application of initial planarization layer. (c) Removal of the 120 μm diameter hole to clear previously defined aperture. (d) Thinning of the planarization layer via plasma etch and subsequent sputtering of final gold layer. (e) Scanning electron microscope (SEM) image of double-corrugated devices. (f) SEM image of a cross section of the planarized layer.

Fig. 2
Fig. 2

Optical arrangement used to measure the output beam profile from the apertures.

Fig. 3
Fig. 3

(a) Beam distributions detected for 65 μm diameter plain, double-corrugated, and planarized apertures. (b) Typical resolution scan achieved for a 70 μm diameter planarized aperture. A standard 10% to 90% analysis criteria yields a spatial resolution of 75 μm .

Fig. 4
Fig. 4

(a) THz image of cast sample. The image was acquired using an 80 μm diameter planarized aperture. (b) Optical microscope image of the sample. (c) Overlay of the THz and optical images.

Metrics