Opticheskiy zakhvat i peremeshchenie mikrochastits blizhnim polem blokhovskikh poverkhnostnykh voln v polimernykh volnovodakh

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Захват и перемещение микрочастиц при помощи ближнего поля волноводных мод позволяет реализовать стабильные и компактные интегрально-оптические платформы для манипулирования, сортировки и исследования одиночных микрообъектов. В данной работе исследована возможность оптического манипулирования при помощи блоховских поверхностных волн, распространяющихся в полимерных волноводах на поверхности одномерного фотонного кристалла и локализующих свет у поверхности волновода. Проведено численное моделирование оптических сил, действующих на сферическую микрочастицу со стороны фундаментальной волноводной моды блоховской поверхностной волны. Методом двухфотонной лазерной литографии изготовлены волноводы из полимера SU-8 на поверхности одномерного фотонного кристалла. Экспериментально продемонстрировано перемещение полистироловой микрочастицы вдоль волновода при возбуждении в нем блоховской поверхностной волны.

References

  1. G. Volpe, O. M. Marago, H. Rubinsztein-Dunlop et al. (Collaboration), J. Phys. Photonics 5, 022501 (2023).
  2. A. Ashkin, J. M. Dziedzic, J. E. Bjorkholm, and S. Chu, Opt. Lett. 11, 288 (1986).
  3. Ю. В. Пичугина, А. С. Мачихин, Фотоника 14, 254 (2020).
  4. С. П. Котова, Н. Н. Лосевский, А. М. Майорова, С. А. Самагин, Известия Российской академии наук. Серия физическая 87, 1682 (2023).
  5. A. B. Stilgoe, T. A. Nieminen, and H. Rubinsztein-Dunlop, Nature Photon. 16, 346 (2022).
  6. M. L. Juan, M. Righini, and R. Quidant, Nature Photon. 5, 349 (2011).
  7. Y. Ren, Q. Chen, M. He, X. Zhang, H. Qi, and Y. Yan, ACS Nano 15, 6105 (2021).
  8. D.A. Shilkin, E. V. Lyubin, I. V. Soboleva, and A. A. Fedyanin, Opt. Lett. 40, 4883 (2015).
  9. B. S. Schmidt, A. H. J. Yang, D. Erickson, and M. Lipson, Opt. Express 15, 14322 (2007).
  10. A. H. J. Yang, S.D. Moore, B. S. Schmidt, M. Klug, M. Lipson, and D. Erickson, Nature 457, 71 (2009).
  11. S. Gaugiran, S. Getin, J. M. Fedeli, G. Colas, A. Fuchs, F. Chatelain, and J. Derouard, Opt. Express 13, 6956 (2005).
  12. S. Lin, E. Schonbrun, and K. Crozier, Nano Lett. 10, 2408 (2010).
  13. V. Garcés-Châvez, R. Quidant, P. J. Reece, G. Badenes,L. Torner, and K. Dholakia, Phys. Rev. B 73, 085417 (2006).
  14. Y. Zhang, C. Min, X. Dou, X. Wang, H. P. Urbach, M. G. Somekh, and X. Yuan, Light Sci. Appl. 10, 59 (2021).
  15. K. Wang, E. Schonbrun, P. Steinvurzel, and K. B. Crozier, Nano Lett. 10, 3506 (2010).
  16. P. Yeh, A. Yariv, and A. Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 32, 104 (1978).
  17. A. Sinibaldi, N. Danz, E. Descrovi, P. Munzert, U. Schulz, F. Sonntag, L. Dominici, and F. Michelotti, Sens. Actuators B Chem. 174, 292 (2012).
  18. B. Vosoughi Lahijani, N. Descharmes, R. Barbey, G. D. Osowiecki, V. J. Wittwer, O. Razskazovskaya, T. Südmeyer, and H. P. Herzig, Adv. Opt. Mater. 10, 2102854 (2022).
  19. К.Р. Сафронов, В. О. Бессонов, А. А. Федянин, Письма в ЖЭТФ 114, 360 (2021)
  20. R. Badugu, J. Mao, S. Blair, D. Zhang, E. Descrovi, A. Angelini, Y. Huo, and J. R. Lakowicz, J. Phys. Chem. C 120, 28727 (2016).
  21. C. Zhang, Q. Liu, X. Peng, Z. Ouyang, and S. Shen, Nanophotonics 10, 3879 (2021).
  22. E. Descrovi, T. Sfez, M. Quaglio, D. Brunazzo, L. Dominici, F. Michelotti, H. P. Herzig, O. J. Martin, and F. Giorgis, Nano Lett. 10, 2087 (2010).
  23. T. Sfez, E. Descrovi, L. Yu, D. Brunazzo, M. Quaglio, L. Dominici, W. Nakagawa, F. Michelotti, F. Giorgis, O. J. F. Martin, and H. P. Herzig, J. Opt. Soc. Am. B. 27, 1617 (2010).
  24. D. A. Shilkin, K. R. Safronov, A. D. Rozanov, V. O. Bessonov, and A. A. Fedyanin, Moscow University Physics Bulletin 78, 179 (2023).
  25. Е. А. Безус, Известия Российской академии наук. Серия физическая 86, 6 (2022).
  26. L. Yu, E. Barakat, T. Sfez, L. Hvozdara, J. Di Francesco, and H. P. Herzig, Light Sci. Appl. 3, e124 (2014).
  27. R. Wang, H. Xia, D. Zhang, J. Chen, L. Zhu, Y. Wang, E. Yang, T. Zang, X. Wen, G. Zou, P. Wang, H. Ming, R. Badugu, and J. R. Lakowicz, Nat. Commun. 8, 14330 (2017).
  28. K. R. Safronov, D.N. Gulkin, I. M. Antropov, K. A. Abrashitova, V. O. Bessonov, and A. A. Fedyanin, ACS Nano 14, 10428 (2020).
  29. K. R. Safronov, V. O. Bessonov, D. V. Akhremenkov, M. A. Sirotin, M. N. Romodina, E. V. Lyubin, I. V. Soboleva, and A. A. Fedyanin, Laser Photonics Rev. 16, 2100542 (2022).
  30. Y.-C. Lee, Y.-L. Ho, B.-W. Lin, M.-H. Chen, D. Xing, H. Daiguji, and J.-J. Delaunay, Nat. Commun. 14, 6458 (2023).
  31. D.A. Shilkin, E. V. Lyubin, and A. A. Fedyanin, ACS Photonics 9, 211 (2022).
  32. F. Lu, L. Gong, Y. Kuai, X. Tang, Y. Xiang, P. Wang, and D. Zhang, Photonics Res. 10, 14 (2022).
  33. Д. А. Шилкин, А. А. Федянин, Письма в ЖЭТФ 115, 157 (2022)
  34. D. A. Shilkin, E. V. Lyubin, M. R. Shcherbakov, M. Lapine, and A. A. Fedyanin, ACS Photonics 4, 2312 (2017).
  35. K. A. Abrashitova, D. N. Gulkin, K. R. Safronov, N. G. Kokareva, I. M. Antropov, V. O. Bessonov, and A. A. Fedyanin, Appl. Sci. (Switzerland) 8, 63 (2018).
  36. М. Д. Апарин, Т. Г. Балуян, М. И. Шарипова, М. А. Сиротин, Е. В. Любин, И. В. Соболева, B. О. Бессонов, А. А. Федянин, Известия Российской академии наук. Серия физическая 87, 807 (2023).
  37. I. V. Soboleva, V. V. Moskalenko, and A. A. Fedyanin, Phys. Rev. Lett. 108, 123901 (2012).
  38. F. I. Baida and M.-P. Bernal, Commun. Phys. 3, 86 (2020).
  39. A. Dominguez, A. Fernandez, N. Gonzalez, E. Iglesias, and L. Montenegro, J. Chem. Educ. 74, 1227 (1997).
  40. Y. Kazoe and M. Yoda, Appl. Phys. Lett. 99, 124104 (2011).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).