混合 Tamm 等离激元-腔模的类 Rabi 分裂与折射率传感
光学
2022-09-09 v2
摘要
我们在理论上证明了混合等离激元-一维光子晶体结构中的类 Rabi 分裂与自参考折射率传感。通过在金属层邻近处引入低折射率间隔层形成混合模，调控 Tamm 等离激元与腔光子模之间的耦合。在不同间隔层厚度下观察到的模式反交叉验证了两种模式间的强耦合，并引起具有不同分裂能的类 Rabi 分裂。类 Rabi 分裂能随用于制作一维光子晶体的两种介电材料的周期数 (N) 和折射率对比度 (η) 的增加而减小，且该变化由解析模型解释。混合模的角度与偏振依赖性表明，下混合模的偏振分裂远强于上混合模。进一步研究发现，其中一个混合模在改变腔介质时保持不变，而另一模发生显著变化。利用混合模的这一特性设计了用于传感不同分析物的自参考折射率传感器。对于 η=1.333、N=10 的混合结构，灵敏度随腔厚度从 170 nm 增至 892 nm 而从 51 nm/RIU 升至 201 nm/RIU。在固定腔厚度 892 nm 时，灵敏度随 η 从 1.333 增至 1.605 而从 201 nm/RIU 升至 259 nm/RIU。评估并比较了两种不同混合结构 ([η=1.333, N=10] 与 [η=1.605, N=6]) 的探测精度、品质因数和优值等传感参数。其中一个混合模的共振反射率随分析物介质变化显著改变，可用于折射率传感。
引用
@article{arxiv.2105.01888,
title = {Rabi-like splitting and refractive index sensing with hybrid Tamm plasmon-cavity modes},
author = {S. Jena and R. B. Tokas and S. Thakur and D. V. Udupa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.01888},
year = {2022}
}