Published July 15, 2021
| Version v1
Publication
Open
Electromagnetic-Induced Transparency and Slow Light in Plasmonic Metasurfaces
- 1. University of Engineering and Technology Peshawar
Description
We report numerically electromagnetic-induced transparency (EIT) and Fano resonances in simple plasmonic metasurfaces consisting of gold nanobars arranged in pi, H, and four-shaped fashion. The bright and dark elements in the metasurfaces are responsible for the emergence of EIT and Fano effects in the transmission spectrum. The concept of symmetry breaking is also introduced by incorporating multiple cavities in the metasurface, which relaxes the dipole coupling selection rules resulting in a mixture of dipole and higher order modes that interact and engenders EIT and Fano modes simultaneously in a nanostructure. Furthermore, the EIT and Fano resonances experience a significant red shift by increasing the refractive index of the background medium due to which high sensitivity of around 574 nmRIU−1, figure of merit of 32, and contrast ratio of 41% are realized. Moreover, the effective group index of the proposed metasurface is retrieved and is observed to be very high around the steep asymmetric Fano line shape and within the EIT window, signifying its potential use in slow light applications.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
نبلغ عن الشفافية المستحثة كهرومغناطيسيًا رقميًا (EIT) ورنين Fano في الأسطح الوصفية البلازمونية البسيطة التي تتكون من قضبان نانوية ذهبية مرتبة بأزياء pi و H وأربعة أشكال. العناصر الساطعة والمظلمة في الأسطح الفوقية هي المسؤولة عن ظهور تأثيرات EIT و Fano في طيف الإرسال. يتم تقديم مفهوم كسر التماثل أيضًا من خلال دمج تجاويف متعددة في السطح الفوقي، مما يريح قواعد اختيار الاقتران ثنائي القطب مما يؤدي إلى مزيج من أوضاع ثنائي القطب والترتيب الأعلى التي تتفاعل وتولد أوضاع EIT و Fano في وقت واحد في بنية نانوية. علاوة على ذلك، تشهد رنين EIT و Fano تحولًا أحمرًا كبيرًا من خلال زيادة مؤشر الانكسار لوسط الخلفية بسبب تحقيق حساسية عالية تبلغ حوالي 574 nmRIU −1، وشكل الجدارة 32، ونسبة التباين 41 ٪. علاوة على ذلك، يتم استرداد مؤشر المجموعة الفعال للسطح الفوقي المقترح ويلاحظ أنه مرتفع جدًا حول شكل خط فانو غير المتماثل الحاد وداخل نافذة EIT، مما يدل على استخدامه المحتمل في تطبيقات الضوء البطيء.Translated Description (French)
Nous rapportons la transparence induite par électromagnétisme numérique (EIT) et les résonances de Fano dans des métasurfaces plasmoniques simples constituées de nanobars d'or disposés en pi, H et en forme de quatre. Les éléments lumineux et sombres des métasurfaces sont responsables de l'émergence des effets EIT et Fano dans le spectre de transmission. Le concept de rupture de symétrie est également introduit en incorporant plusieurs cavités dans la métasurface, ce qui assouplit les règles de sélection de couplage dipolaire résultant en un mélange de modes dipolaires et d'ordre supérieur qui interagissent et engendrent des modes EIT et Fano simultanément dans une nanostructure. En outre, les résonances EIT et Fano subissent un décalage rouge significatif en augmentant l'indice de réfraction du milieu de fond, ce qui permet d'obtenir une sensibilité élevée d'environ 574 nmRIU −1, un facteur de mérite de 32 et un rapport de contraste de 41 %. De plus, l'indice de groupe effectif de la métasurface proposée est récupéré et est observé très élevé autour de la forme asymétrique raide de la ligne Fano et à l'intérieur de la fenêtre EIT, ce qui signifie son utilisation potentielle dans des applications à faible luminosité.Translated Description (Spanish)
Reportamos resonancias de transparencia inducida numéricamente electromagnética (EIT) y Fano en metasuperficies plasmónicas simples que consisten en nanobarras de oro dispuestas en pi, H y en forma de cuatro. Los elementos brillantes y oscuros en las metasuperficies son responsables de la aparición de los efectos EIT y Fano en el espectro de transmisión. El concepto de ruptura de simetría también se introduce mediante la incorporación de múltiples cavidades en la metasuperficie, lo que relaja las reglas de selección de acoplamiento dipolar, lo que resulta en una mezcla de modos dipolares y de orden superior que interactúan y generan modos EIT y Fano simultáneamente en una nanoestructura. Además, las resonancias EIT y Fano experimentan un desplazamiento hacia el rojo significativo al aumentar el índice de refracción del medio de fondo, debido a lo cual se obtiene una alta sensibilidad de alrededor de 574 nmRIU −1, una cifra de mérito de 32 y una relación de contraste del 41%. Además, se recupera el índice de grupo efectivo de la metasuperficie propuesta y se observa que es muy alto alrededor de la forma asimétrica empinada de la línea Fano y dentro de la ventana EIT, lo que significa su uso potencial en aplicaciones de luz lenta.Files
latest.pdf.pdf
Files
(1.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:6b897292a461b07ef2f74b5f6675c079
|
1.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الشفافية المستحثة بالكهرومغناطيسية والضوء البطيء في الأسطح الفوقية البلازمية
- Translated title (French)
- Transparence électromagnétique et lumière lente dans les métasurfaces plasmoniques
- Translated title (Spanish)
- Transparencia Electromagnética y Luz Lenta en Metasuperficies Plasmónicas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4245126092
- DOI
- 10.1007/s11468-021-01488-5
References
- https://openalex.org/W1976370585
- https://openalex.org/W2008223053
- https://openalex.org/W2083926174
- https://openalex.org/W2134797360
- https://openalex.org/W2170744552
- https://openalex.org/W2550734855
- https://openalex.org/W2747721614
- https://openalex.org/W2766899960
- https://openalex.org/W2788770291
- https://openalex.org/W2804336338
- https://openalex.org/W2805637768
- https://openalex.org/W2805848210
- https://openalex.org/W2988451798
- https://openalex.org/W2991445014
- https://openalex.org/W3009436848
- https://openalex.org/W3012157607
- https://openalex.org/W3015560533
- https://openalex.org/W933710945