Возбуждение у д поверхностного плазмонного резонанса модой
advertisement
Всероссийская конференция по волоконной оптике 12-14 12 14 октября, 2011 Возбуждение у д поверхностного плазмонного резонанса модой шепчущей галереи в изогнутом волоконном световоде Кульчин Ю.Н., Витрик Кульчин Ю.Н., Витрик О.Б., О.Б., Дышлюк А.В. Дышлюк А.В. Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН Сенсоры на основе поверхностного плазмонного резонанса Prism Metal layer Sensed medium Figure 1: Kretschmann configuration for the excitation of surface plasmon at metaldielectric interface [23]. c IEEE. Чувствительность: 10-6 - 10-7 Моды шепчущей галереи в изогнутом ОМ во оконном световоде волоконном световоде Резонансное возбуждение моды шепчущей галереи при изгибе стандартного ОМ световода в петлю при изгибе стандартного ОМ световода в петлю 1620 0 1,100 2,200 3,300 , 4,400 5,500 6,600 7,700 8,800 9,900 11,00 12,10 13,20 14,30 15,40 16,50 17,60 18,70 19,80 20,90 22,00 1600 1580 1560 1540 1520 8,2 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 Зависимость коэффициента ослабления (дБ) от длины волны (нм) и радиуса кривизны (мм) Зависимость коэффициента ослабления (дБ) от длины волны (нм) для световода изогнутого с различным радиусом кривизны Возбуждение поверхностного плазмонного резонанса модой шепчущей галереи в изогнутом ВС n2 Коэффициент отражения S- и Pполяризованной моды шепчущей галереи для различных металлов n1 Алюминий R1 = 0,773; R2 ~ 0 Платина R1 = 0,284; R2 ~ 0 Палладий R1 = 0,449; R2 ~ 0 Золото R1 = 0,918; R2 = 0,026 Серебро R1 = 0,98; R2 = 0,3 Fig. 1 a – Schematic of the SPR sensor: Fig senso 1 – single mode optical fiber, 2 – fiber core, 3 – metal film, 4 – WGM, 5 – fundamental mode, 6 – SPR mode Коэффициент отражения МШГ S-поляризация P-поляризация Единственный Е й вариант П Поверхностный й плазмонный й резонанс может возбуждаться только P-поляризованным светом! Возбуждение поверхностного плазмонного резонанса модой шепчущей галереи в изогнутом ВС Зависимость длины волны ППР (μm) и чувствительности (μm/ЕПП) от ПП Условие возбуждения ППР ⎡ 2π n sin (Θ ) = Re ⎢ λ 1 ⎢λ ⎣ 2π 1 4×10 1.4 7 1.2×10 7 ⎛ ε m ns 2 ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ε +n 2 ⎟ ⎝ m s ⎠ 12 ⎤ ⎥ ⎥ ⎦ Зависимость чувствительности (μm/ЕПП) от длины волны ППР (μm) 500 1×10 7 8×10 6 400 300 ) 200 6×10 6 100 λSPR −7 6×10 8×10 −7 −6 1×10 λ 1.2×10 −6 1.4×10 −6 1.6×10 −6 0 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Заключение • Предложен новый метод измерения показателя преломления жидких сред на основе возбуждения поверхностного плазмонного резонанса модой поверхностного плазмонного резонанса модой шепчущей галереи в изогнутом волоконном световоде. • Чувствительность измерения показателя преломления резко увеличивается с ростом длины волны и может достигать ~1800 достигать 1800 μm 1800 μm/ЕПП μm μm/ЕПП /ЕПП в районе 1635 нм. При этом /ЕПП в районе 1635 нм. При этом соответствующая пороговая чувствительность составляет 10 10‐8 ЕПП, что превышает характеристики лучших известных рефрактометрических сенсоров на лучших известных рефрактометрических сенсоров на основе поверхностного плазмонного резонанса.
