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Optical transmission theory for metal-insulator-metal periodic nanostructures

Andre-Pierre Blanchard-Dionne et Michel Meunier

Article de revue (2017)

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Abstract

A semi-analytical formalism for the optical properties of a metal-insulator-metal periodic nanostructure using coupled-mode theory is presented. This structure consists in a dielectric layer in between two metallic layers with periodic one-dimensional nanoslit corrugation. The model is developed using multiple-scattering formalism, which defines transmission and reflection coefficients for each of the interface as a semi-infinite medium. Total transmission is then calculated using a summation of the multiple paths of light inside the structure. This method allows finding an exact solution for the transmission problem in every dimension regime, as long as a sufficient number of diffraction orders and guided modes are considered for the structure. The resonant modes of the structure are found to be related to the metallic slab only and to a combination of both the metallic slab and dielectric layer. This model also allows describing the resonant behavior of the system in the limit of a small dielectric layer, for which discontinuities in the dispersion curves are found. These discontinuities result from the out-of-phase interference of the different diffraction orders of the system, which account for field interaction for both inner interfaces of the structure.

Mots clés

plasmonics; optics; nanomaterials

Sujet(s): 3100 Physique > 3100 Physique
3100 Physique > 3101 Études atomiques et moléculaires
3100 Physique > 3110 Optique (voir aussi Dispositifs photoniques, 2505)
Département: Département de génie physique
URL de PolyPublie: https://publications.polymtl.ca/4793/
Titre de la revue: Nanophotonics (vol. 6, no 1)
Maison d'édition: De Gruyter
DOI: 10.1515/nanoph-2016-0120
URL officielle: https://doi.org/10.1515/nanoph-2016-0120
Date du dépôt: 01 oct. 2021 14:35
Dernière modification: 27 sept. 2024 11:30
Citer en APA 7: Blanchard-Dionne, A.-P., & Meunier, M. (2017). Optical transmission theory for metal-insulator-metal periodic nanostructures. Nanophotonics, 6(1), 349-355. https://doi.org/10.1515/nanoph-2016-0120

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