マイクロディスクレーザーからプラズモニックナノアンテナへの光の結合

2つの金属領域の間にサブ波長誘電体（空気）ギャップを配置することにより、光双極子ナノantennaを構築できます。赤外線領域で光を使用する典型的なアプリケーションの場合、ギャップ幅は一般に50〜100 nmの範囲です。電極が近接しているため、これらのアンテナは、非線形効果を励起するために使用できる非常に強い電界を生成できます。たとえば、ナノantennaの近くに配置された分子に表面ラマン散乱をトリガーすることができ、ナノメトリックスケールで生物学的センサーとイメージングシステムの製造を可能にします。ただし、ナノアンテナはパッシブデバイスであるため、一般にアンテナよりもはるかに大きい外部ソースから光を受け取る必要があります。この記事では、マイクロディスクレーザーからプラズモニックナノアンテナへの光の結合を数値的に研究します。マイクロキャビティを使用することにより、ナノアンテナ内の電界をさらに強化できることを示しています。

An optical dipole nano-antenna can be constructed by placing a sub-wavelength dielectric (e.g., air) gap between two metallic regions. For typical applications using light in the infrared region, the gap width is generally in the range between 50 and 100 nm. Owing to the close proximity of the electrodes, these antennas can generate very intense electric fields that can be used to excite nonlinear effects. For example, it is possible to trigger surface Raman scattering on molecules placed in the vicinity of the nano-antenna, allowing the fabrication of biological sensors and imaging systems in the nanometric scale. However, since nano-antennas are passive devices, they need to receive light from external sources that are generally much larger than the antennas. In this article, we numerically study the coupling of light from microdisk lasers into plasmonic nano-antennas. We show that, by using micro-cavities, we can further enhance the electric fields inside the nano-antennas.