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サブ波長閉じ込めと長距離伝搬のためのハイブリッド型プラズモニック導波路

2008年8月1日 Nature Photonics 2, 8 doi: 10.1038/nphoton.2008.131

ナノフォトニクスという新分野では、波長よりはるかに小さいスケールで光を操作するという極めて重要な課題を扱う。しかし、現時点では、実用的な方法は非常に少ない。サブ波長光閉じ込めを行う最も有望な候補として、表面プラズモンポラリトンがある。しかし、長距離表面プラズモンポラリトンの研究によって、従来型誘電体導波路に匹敵する光閉じ込めが実証されたにすぎない。これは光損失や厳しい製造要求など実用上の問題があるためである。今回我々は、誘電体導波路とプラズモニクスを統合する新しい方法を提案する。このハイブリッド型光導波路は、ナノスケールの誘電体ギャップによって金属表面から隔てられた誘電体ナノワイヤーで構成される。プラズモンモードと導波路モードのギャップを越えた結合によって、「キャパシターのような」エネルギー貯蔵が可能になり、非金属域における効果的なサブ波長伝送が可能になる。このようにして、表面プラズモンポラリトンは強いモード閉じ込め（<f>λ2/400</f>から<f>λ2/40</f>まで）で長距離（40–150 µm）にわたって伝搬できる。この方法は、半導体製造技術と十分互換性があり、真にナノスケール半導体ベースのプラズモニクスやフォトニクスにつながる可能性がある。

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